共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）追・再試験
問132 (生物（第2問） 問3)

暗箱は光の影響を受けないため、水分は均一に保つことで水分屈性をなくします。

この問題文中実験において影響を見ているのは重力屈性のみであることが分かります。

根が様々な方向に伸長したとありますが、これは重力屈性に異常があるということになります。

以上を踏まえて、根冠にあるアミロプラストは重力を感じる部分、屈折はオーキシンの偏りで起こるものであるため、b,cが正解となります。

まず示されてる水分不均一条件の実験１，２から水分屈性より重力屈性の方が強いという事実が釈けます。

一方で重力が小さくなれば水分屈性により、鉛直上向きに根が伸長することもわかるが、当実験では水分は均一な条件、暗箱内の条件があります。

屈性の主な要件である光刺激、重力刺激、接触刺激、化学物質による刺激、水による刺激のうち、重力刺激以外は考えにくく、考えられるのは、_①屈性を行う過程の細胞、ホルモン、などの異常、_②重力屈性に異常が生じることであると理解します。

『細胞壁の主成分であるセルロース繊維の方向性を制御する機能が欠失している変異体』、『根のオーキシン輸送タンパク質の細胞膜での分布を制御する機能が欠失している変異体』は①にあたります。セルロースが細胞壁の主成分であること、光屈性や重力屈性がオーキシンの分布により起きていることを理解していれば、与えられた条件では正常な伸長ができないことはわかるはずです。

『根冠の細胞に存在するアミロプラストが欠失している変異体』は②にあたります。『アミロプラスト』は重力を感知し、屈性につなげる物質です。これがなくば、正常な重力屈性、鉛直下向きの伸長が起こらないこともその知識さえあればわかるはずです。

よって、以上の3つが異常のある変異体です。

しかし、『細胞壁の主成分であるセルロース繊維の方向性を制御する機能が欠失している変異体』は本問で問われている『屈曲反応の異常』ではなく、根の伸長に係る異常なので選ばない選択肢となります。

なので正答は『b,c』です。

ちなみに『青色光受容体であるフォトトロピンが欠失している変異体』は、『フォトトロピン』が光屈性における『アミロプラスト』の役割であることを知っていれば、光屈性に異常をもたらすことがわかるはずです。しかし、冒頭に示したように、暗箱条件がすでに光屈性を妨げているため、本問では無関係な選択肢なのです。

まず、問題文を整理しましょう。

暗箱を使用したのは、光りの影響を排除するため。

実験1・実験2では水分環境を不均一にしたが、変異体を調べる最後の実験では水分環境を均一にする。

根の屈曲方向から地上だと重力環境の方が強く、宇宙だと水分環境の方が強く影響する。

土から根が飛び出して様々な方向に伸びる→重力屈性や伸長方向に異常をきたしている。

以上のことが問題文には書かれています。

次に、各選択肢について特徴をまとめていきましょう。

「細胞壁の主成分であるセルロース繊維の方向性を制御する機能が欠失している変異体」→細胞の伸び方には関わりますが、本問で問われている、重力に応じた屈曲反応の異常を示す変異体としては選びません。

「根冠の細胞に存在するアミロプラストが欠失している変異体」→アミロプラストとは、重力センサーのこと。これを欠失すると、根が鉛直に伸びず、いろいろな方向に伸びてしまいます。

「根のオーキシン輸送タンパク質の細胞膜での分布を制御する機能が欠失している変異体」→オーキシンの分布を適切に変えられなくなるため、根が重力に応じて正常に下向きへ曲がれなくなります。

「青色光受容体であるフォトトロピンが欠失している変異体」→フォトトロピンは、光屈性に関わる物質。今回の実験は、暗箱で行っているため、関係ありません。

根が土から飛び出して、あちこちに伸びるというのは、重力感知や屈曲方向に異常をきたしているからです。根が行きたい方向が分からず、土を突き抜けてぐちゃぐちゃに伸びてしまいます。

この現象は、アミロプラストを欠失し、オーキシン輸送に異常をきたしているからだと言えます。