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【高校生物】花の形態形成のポイント・練習問題」

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花の形態形成は、遺伝子による調節を受けています。どのように花が付つくられているのか詳しく見ていきましょう。

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花の形態形成

シロイロナズナを使った研究で、被子植物の花の形態形成にはA~Cの3つの調節遺伝子(ホメオティック遺伝子)が関与することがわかっています。

調節遺伝子(ホメオティック遺伝子)の発現によってつくられた調節タンパク質のはたらきによって、花の各部位を分化させる遺伝子の発現が抑制されます。このような花の分化のしくみはABCモデルによって説明できます。

花の形成のABCモデル

調節遺伝子A、B、Cはそれぞれ花の領域(領域1~4)ではたらきます。遺伝子Aはがくを発生させ、遺伝子Cはめしべを発生させます。遺伝子Bは単独でははたらかず、他の遺伝子と共同ではたらくことでおしべや花弁を発生させます。

  • 遺伝子A → 「がく」を発生させる
  • 遺伝子A+遺伝子B → 「花弁」を発生させる
  • 遺伝子B+遺伝子C → 「おしべ」を発生させる
  • 遺伝子C → 「めしべ」を発生させる

調節遺伝子 ABCモデル

正常に花の形態が形成される野生型のシロイロナズナの場合、領域1~4で次の遺伝子が発現し、正常に花が形成されます。

  • 領域1 → 遺伝子A → 「がく」が発生
  • 領域2 → 遺伝子A+B → 「花弁」が発生
  • 領域3 → 遺伝子B+C → 「おしべ」が発生
  • 領域4 → 遺伝子C → 「めしべ」が発生

ホメオティック突然変異体

調節遺伝子(ホメオティック遺伝子)に突然変異が起こり、遺伝子の一部が欠損する場合があります。これをホメオティック突然変異体と呼びます。欠損する遺伝子によって、次の3つが考えられます。

  • 遺伝子Aの欠損 → A遺伝子欠損型の変異体が発生
  • 遺伝子Bの欠損 → B遺伝子欠損型の変異体が発生
  • 遺伝子Cの欠損 → C遺伝子欠損型の変異体が発生

ホメオティック突然変異体

遺伝子A~Cのすべてがはたらかなくなった変異体では、葉が形成されることも分かっています。

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【練習問題】花の形態形成

被子植物は、花の中心からめしべ、おしべ、花弁、がくというつくりがあり、これらの形成には3種類の調節遺伝子A、B、Cが関与している。
下の図は、花の原基において、各調節遺伝子がはたらく領域①~④を模式的に示したものである。遺伝子Aはがくの分化を誘導し、遺伝子Bは遺伝子Aとともにはたらくと花弁を、遺伝子Cとともにはたらくとおしべの分化を誘導する。遺伝子Cは単独でめしべの分化を誘導するとともに、分裂組織の活動を停止させ、花の形成を終わらせるはたらきを持っている。
花の各部の形成には多くの遺伝子が関わっているが、A、B、Cの遺伝子はそれらを制御する調節遺伝子である。

ホメオティック遺伝子のよる調節領域

(1)図のようなモデルを何というか。

(2)図の領域阿①~④では、それぞれ何が分化するか。

(3)突然変異によって、遺伝子A、B、Cのいずれかが欠損した場合、領域ア①~④では、それぞれ何が分化するか下の表を埋めよ。

遺伝子Aが欠損
遺伝子Bが欠損
遺伝子Cが欠損

(4)花弁が幾重にも重なって咲く八重咲きの花は、突然変異によるものである。遺伝子A~Cのどれの欠損によるものか。

(5)下線部のような調節遺伝子を何というか。

【解答】花の形態形成

(1)ABCモデル

(2)①がく ②花弁 ③おしべ ④めしべ

(3)

遺伝子Aが欠損 めしべ おしべ おしべ めしべ
遺伝子Bが欠損 がく がく めしべ めしべ
遺伝子Cが欠損 がく 花弁 花弁 がく

(4)遺伝子C

(5)ホメオティック遺伝子

生物
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