中学受験の理科 植物(アサガオ)の受粉実験についての問題演習と解説

この演習問題は、かならず以下の学習を終えてから取り組んでください。

植物の自家受粉と他家受粉
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【問題】

翌日に開花しそうなアサガオのつぼみを使って、以下のA～Hのような状態にして、実ができるかどうか実験しました。

【A】
そのままにした。

【B】
つぼみの状態で、おしべを取った。

【C】
つぼみの状態で、めしべを取った。

【D】
そのままにして、ふくろをかぶせた。

【E】
つぼみの状態でおしべを取って、すぐにふくろをかぶせた。

【F】
つぼみの状態でめしべを取って、すぐにふくろをかぶせた。

【G】
翌日に開花した直後に、おしべを取った。

【H】
つぼみの状態でふくろをかぶせて、翌日に開花した直後におしべを取った。

実験の結果、A・B・D・G・Hには実ができ、C・E・Fには実ができませんでした。

(1)
実を作るために、おしべが必要であることを確認するには、A～Hのうちどれとどれを比べればよいですか？

(2)
アサガオが自家受粉する植物であることを確認するには、A～Hのうちどれとどれを比べればよいですか？

(3)
アサガオの自家受粉が、つぼみのとき（開花する前）に行われることを確認するには、A～Hのうちどれとどれを比べればよいですか？

(4)
アサガオが他家受粉によっても実のできることを確認するには、A～Hのうちどれとどれを比べればよいですか？

解答と解説

【解答】

(1) DとE

(2) DとE または EとH

(3) EとH

(4) BとE

【解説】

(1)
「実を作るためにおしべが必要」であることを確認するには、おしべ以外の条件が同じで、「おしべの有無によって結果が異なる」ものを比べる必要があります。

おしべ以外の条件が同じ「AとB」は、どちらも実がなるので、比べても求めたい結果を得られません。

よって、比べるのはD（おしべあり、実がなる）とE（おしべなし、実がならない）です。なお、Eは花の内部に花粉がなく、花の外部からも花粉は運ばれてこないため、実がならなかったと考えられます。

(2)
「アサガオが自家受粉する植物」であることを確認するには、他の花から花粉が運ばれてこない環境（ふくろをかぶせた状態）を用意して、「同じ花の花粉がある場合とない場合」を比べなければなりません。

同じ花の花粉がないのは「E（実ができない）」であり、あるのは「DまたはH（ともに実ができる）」です。

ちなみに、「F（実ができない）」と「DまたはH（ともに実ができる）」を比べて分かるのは、「実を作るためにめしべが必要」ということになります。

(3)
アサガオの自家受粉が、つぼみのとき（開花する前）に行われることを確認するには、おしべを開花する前に取ったもの（E）と、開花した直後に取ったもの（H）を比べることになります。

D（実ができる）とE（実ができない）を比べることで、自家受粉することは分かりますが、いつ受粉したのかは不明のままです。

(4)
「他家受粉でも実ができる」ことを確認するためには、花の内部に花粉はなく、「花の外部から花粉が運ばれる環境」を用意しなければなりません。その条件を満たすのは、Bだけです。

BとEは、「花の内部に花粉はない」という同じ条件のもとで、「花粉が外部から運ばれる場合（B）」と「外部から運ばれない場合（E）」を比べる実験となります。

これまで見てきたように、アサガオは自家受粉・他家受粉ともに可能な植物ですが、通常の環境で行うのは自家受粉です。早朝に開花するアサガオは、朝を感じて花を開くのではなく、前日の夜が始まってから（暗くなってから）約10時間後に開花します。

その約10時間のあいだに、つぼみの中で以下のような手順を経て自家受粉を行うわけです。

1. 夕方に、つぼみがふくらみかけた頃は、おしべがめしべよりも下の位置にあり、やく（花粉を入れるふくろ）はまだ開いていない。
2. しだいに、おしべがやくを開きながら、めしべを追いぬいていく。
3. 追いぬくときに、おしべは花粉をめしべの柱頭におしつける。
4. 明け方までに、すべてのおしべは、めしべを追いぬく。
5. 翌日の早朝に花が開くころ、すでに自家受粉を終えている。

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