2023年大学入試共通テスト「生物」第3問「葉緑体」、問題、解答、解説（計12点）

【解説】
問１

植物ホルモンについては以下のまとめを参考にしてほしい。下の⇔にあるように種子発芽は、ジベレリンで促進、アブシシン酸で抑制される。したがって種子発芽時には、ジベレリン合成は誘導し、アブシシン酸の働きは抑制される。

日なたは葉陰と比較して、遠赤色光に対する赤色光の割合がア（高い）。このことから、植物によっては、日なたでP_fr型フィトクロムがイ’（増加）にすることで、種子の発芽が促進される。この発芽の調節は、P_fr型フィトクロムのイ（増加）により、ジベレリンの合成が誘導されアブシシン酸の働きがウ（抑制）されることによる。よって

問２

まず、注意したいのは、本設問は「問１」で問われたようなフィトクロームの相互転換による種子発芽の促進・抑制の話ではない。
もしフィトクロームの相互転換の話ならば、660nmと730nmの2波長に焦点があてられるが、本設問では全波長に関する図が出されている。
この設問は葉緑体がどの光を吸収し光合成に使うかに関して問われている。

光合成では青色光と赤色光をよく使用し、緑や黄はあまり使用しない。葉が緑に見えるのは、葉が使用しない緑波長が反射や透過でヒトの眼に届くからである。（逆説的なことに、植物・自然保護の象徴とされている「緑」は、植物があまり使用しない色である）
本設問選択肢のグラフは「吸収の度合い」でなく、その逆の「吸収されずに透過した光」の率が縦軸となっているため、緑・黄色（500～600nm）が高く、青（400nm付近)・赤（700nm付近)が低くなっているはずである。したがってグラフはか
になる。

葉陰に24時間置いた処理（処理１）直後と日なたに3時間置いた（処理2）直後を比較する。

すると、細胞内での葉緑体の配置が変化していることがわかる。特に細胞上面では、処理１（葉陰）では上面全体に分布し、処理２（日なた）では正面全体でなく辺縁部のみに分布していることがわかる。

光のあたる前面全体に分布するほど、光は吸収され透過量は少なくなるはずなので、処理２よりも処理１のほうが透過率グラフは下になる。したがって、

強光では葉緑体が、まるで光を避けるように辺縁部に移動する現象（弱光では光のあたる前面全体に分布する）現象を「葉緑体の（光）定位運動」という。以下の動画で確認してみてほしい。
●葉緑体、光定位運動（動画）

問3
実験2から、光環境の差をフォトトロピンで受容していることがわかる。
＜参考　光受容体の基礎＞

葉緑体の位置の違いに関係なく野生型・変異体ともに光合成速度が低下したことから、強い太陽光は、葉緑体に損害を与える可能性がある。→〇（実験３）
強光は人間にとっては紫外線を受けることで健康被害につながる恐れがある。光合成で光を必要とする葉緑体にとっても、強光は活性酸素発生などで構造に損傷を生じる原因となる。これを「光阻害」という。葉緑体自身がそれを避けるために強光を回避しようと辺縁部に移動する。

よく晴れた日が続くときに日なたで変異体Ｑと変異体Ｒを生育させると、変異体Ｑの方が変異体Ｒよりも成長速度が大きい。→×　Qは逃避ができないので、「よく晴れた日が続く」場合には、葉緑体の損傷が著しく光合成速度も低下する。
野生型は、日なたでは葉緑体を細胞の側面に分布させることで、強い太陽光による葉緑体の傷害を避けている。→〇
葉陰以外の場所でも青色の光が弱い環境では、野生型の葉緑体は細胞上面と細胞表面に移動する。
→〇　葉緑体の定位運動を引き起こす光受容体は青色光受容体のフォトトロピンのため、青色が弱いと回避行動が起こらず上面（底面）全体に移動する。

よって適当でないものは