2022年大学入試共通テスト「生物」第2問、問題、解答、解説（計22点）

2022年7月4日 2022年7月4日

asakura

2022年7月4日　予備校講師・船橋市議　朝倉幹晴

2022年大学入試共通テスト「生物」第2問解答の解答、解説（計22点）を作成しました。学習や入試対策にご活用ください。

第2問　次の文章（A・B）を読み、後の問い（問１～６）に答えよ。（計22点）

A　キク科の草本Rには、A型株とB型株とがある。両者は遺伝的な性質や形態が異なり、互いに交雑することがない。A型株は病原菌Pに感染することがあるが、B型株は病原菌Pに対する抵抗性を持ち、病原菌Pには感染しない。
アオバさんとミノリさんは、草本RのA型株とB型株とを高密度で混ぜて栽培した実験１に関する資料を見つけ、このことについて話し合った。

実験１　温室内の２箇所の栽培区画のそれぞれに、草本RのA型株とB型株の芽生えを144個体ずつ混ぜて植えた。片方の区画を感染区とし、感染区では病原菌PをA型株に感染させた。両区の個体を同じ環境条件で育成し、十分に成長させた後、健全区と感染区においてA型株とB型株の個体数と個体の乾燥重量をそれぞれ測定し、図１のように頻度分布としてまとめた。

アオバ：図１を見ると、個体によって乾燥重量が違うね。乾燥重量が大きい個体は小さい個体よりも高い位置に多くの葉を配置して、光をたくさん浴びることができるということだよね。
ミノリ：そうだね。つまり、光は植物の生存に必須の資源なので、個体が重いほど生存に有利になるということが言えるね。
アオバ：だけど、健全区のA型株ではB型株よりも重い個体が多いのに、個体数の差はほとんどないよ。
ミノリ：実験１では1年しか栽培していないからね。個体数が変わらなくても、(a)個体の大きさが違うので、生産される種子数は変わってくるはずだよ。

問１　下線部（a)に関連して、実験１の健全区において、Ａ型株とＢ型株が生産した種子数の総計は、それぞれ約2000個と約200個であった。個体の乾燥重量が同じであれば、Ａ型株とＢ型株とが生産する種子数は互いに等しいとするとき、草本Rの個体の乾燥重量と個体当たりの種子生産数との関係を表す近似曲線として最も適当なものを、図２中ののうちから一つ選べ。（4点）

二人はさらに文献を調べ、実験１が行われた歴史的背景に関する資料１を見つけ、話し合った。

資料１　1960年代のオーストラリア南東部では、草本Ｒが外来種として侵入し、深刻な農業被害が発生していた。当時、多くの場所で農作物の脅威となったのはＡ型株であった。そこで、1971年に病原菌Ｐを海外から移入してＡ型株に感染させ、草本Ｒの防除を図った。しかし、結果として、それまで少数派であったＢ型株が多くの場所で繁茂し、農業被害を起こし始めた。

アオバ：外来の病原菌を移入する際には、慎重な検討が必要だね。
ミノリ：Ｂ型株が繁茂した理由を調べるために、実験１が行われたんだね。
アオバ：(ｂ)1971年を境にＡ型株とＢ型株に何が起こったのか、図１をもとに考えてみようよ。

問２　下線部（ｂ）に関連して、図１の結果と資料１から導かれる。病原菌の移入前後のオーストラリアにおける草本ＲのＡ型株とＢ型株の状況に関する考察として最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。（4点）

病原菌Ｐの移入前には、Ｂ型株はＡ型株が繁茂しない日照条件が悪い農地でのみ生存していたため、個体数の増加が抑えられていた。
病原菌Ｐの移入前には、B型株はA型株との非生物学的環境をめぐる競争によって、個体数の増加が抑えられていた。
病原菌Ｐの移入前には、B型株は同系株どうしの生育場所をめぐる競争によって、個体数の増加が抑えられていた。
病原菌Ｐの移入後には、Ｂ型株はＡ型株と異なる生態的地位を占めるようになり、A型株とB型株の両方の個体数が増加した。
病原菌Ｐの移入後には、B型株は病原菌と相利共生の関係になり、A型株に対する競争力を高め、個体数が増加した。
病原菌Ｐの移入後には、A型株の多くの個体が病原菌に対する抵抗性を獲得し、B型株へと変化することで、B型株の個体数が増加した。

B　栽培種のキクも、病原菌に感染するいとで枯れたり成長が抑制されたりすることがある。そこで、トランスジェニック植物の作製技術を用いて、キクに病原菌に対する抵抗性を付与する研究が進められている。その実験方法の一例として、手順１～３がある。

手順１　薬剤Ｋの耐性遺伝子Ｘを組み込んだプラスミドを準備する。薬剤Ｋを与えると、遺伝子Ｘが導入されていない植物の細胞は増殖できないが、遺伝子Ｘが導入された植物の細胞は増殖することができる。（Ｃ）このプラスミドに病原菌に対する抵抗性を付与する遺伝子ＹのＤＮＡを組み込み、図３のプラスミドを作製する。なお、作製したプラスミドにおいて、遺伝子Ｘと遺伝子Ｙはいずれも転写調節領域とプロモーターに連結されており、それぞれの遺伝子は導入された植物細胞で発現する。

手順２　図３のプラスミドをアグロバク手リウムに導入する。このアグロバクテリウムを、輪切りにしたキクの茎の細胞に感染させる。その後、茎から多数の新たな芽（不定芽）を形成させる。これらの不定芽には、遺伝子Xと遺伝子Yの両方が導入されたものと、どちらも導入されていないものとがある。
手順３　（d）薬剤Kを含む培地で、手順２で得られた不定芽を培養する。その後、不定芽から植物体を再生させ、トランスジェニック植物を作製する。作製したトランスジェニック植物で（e)遺伝子Yが発現していることを確認する。

問３　下線部Cについて、プラスミドに遺伝子YのDNAを組み込む際に必要な処理や操作に関する次の文中のア・イに入る語句の組合せとして最も適当なものを、後ののうちから一つ選べ。
遺伝子YのDNAの両端とプラスミドのそれぞれをアで切断後、イを用いて両者をつなぐ。（3点）

問４　下線部ｄについて、トランスジェニック植物の作製過程で、この操作を行う理由として最も適当なものを、から一つ選べ。（4点）
遺伝子Yが導入された細胞で、遺伝子Yの働きを適度に弱めるため。
遺伝子Yが導入された細胞の分化を抑制し、導入されていない細胞の分化を促進するため。
遺伝子Yが導入されていない細胞が、増殖しないようにするため。
遺伝子Yが導入されていない細胞が、未分化な状態を維持するため。
遺伝子Yが導入された細胞とされていない細胞を同程度に増殖させるため。

問５　下線部（e)について、図４はキクの染色体に組み込まれた遺伝子Yを模式的に示したものである。トランスジェニック植物における遺伝子Yの転写に関する後の文章中のウ・エに入る語句の組合せとして最も適当なものを、後ののうちから一つ選べ。（3点）

遺伝子Yはウによって転写される。遺伝子Yが転写される際にアンチセンス鎖（鋳型鎖）となるのは、図４に示す2本鎖のうち、エの鎖である。