花粉がめしべの柱頭に付くことを受粉といいます。そこから花粉管が伸び、精細胞を胚珠へ届ける過程を経て受精につながります。受粉した時刻を、そのまま受精した時刻として読むことはできません。花粉管が伸び始めるまでの時間も、胚珠へ向かって伸びる時間も必要です。
中学入試で花粉管の長さのグラフが出たら、最初の横ばい区間を見落とさないでください。受粉から経過した時間と、伸長を始めてからの時間は違います。速さの計算が合っていても、出発時刻を取り違えると到達時刻がずれます。
横軸の0は、どの操作をした時刻？
観察開始、受粉、発芽して管が伸び始めた瞬間など、グラフの0にはさまざまな置き方があります。花粉管の長さが0のまま続く区間があれば、そこを単に削除せず、何を待っている記録かを確かめます。その後の斜めの線の傾きが、伸びる速さに対応します。
本稿の数値は計算のために作った模型です。実際の花粉管は植物の種類や温度、めしべの状態などによって伸び方が変わります。管が通る経路も、花の外から測った直線距離と同じとは限りません。例題では通る道の長さを与え、その道に沿って一定の速さで進む区間を考えます。
例題1｜受粉から何時間後に胚珠へ到達？
午前8時に受粉した花粉が、1時間後に管を伸ばし始めました。花粉管はその後1時間に2mmずつ伸びます。胚珠までの経路が8mmなら、先端が胚珠へ到達する時刻は何時ですか。途中で止まることはないものとします。
答え・解説： 伸びる時間は8÷2＝4時間です。伸長開始は午前9時なので、到達は午後1時です。受粉からの経過時間では、待ち時間1時間と伸長4時間を合わせて5時間となります。
午前8時へ4時間だけ足して正午とすると、最初の1時間を落としてしまいます。一方、8mmを受粉からの5時間で割った1.6mm/時は、待ち時間も含めた平均です。実際に伸びている区間の速さ2mm/時とは違います。何時間分を分母にしているかを書き分けましょう。
グラフが折れ曲がるなら、区間ごとに読む
初めの数時間と後の数時間で傾きが変われば、伸長速度が変わっています。最初と最後を一本の直線で結んで求めた平均だけでは、途中の時刻の長さを正しく読めない場合があります。温度変更の時刻が記されていれば、その前後を別々の区間として整理します。
ただし、温度を変えた後に速くなったという一つの記録だけで、温度以外の影響がないと証明したことにはなりません。比較実験なら、同じ温度を保つ組や複数の花粉の観察も必要です。計算問題で与えられた速さを使うことと、実験から原因を決めることは分けます。
例題2｜遅く始まった管が先に着く場合
Aの花粉管は受粉1時間後から毎時2mm、Bは受粉2時間後から毎時3mm伸びます。両方とも受粉時刻は同じで、胚珠までの経路は12mmです。それぞれ受粉から何時間後に到達しますか。先に伸び始めたAが先に到達するでしょうか。
答え・解説： Aは1＋12÷2＝7時間後、Bは2＋12÷3＝6時間後です。Bは開始が1時間遅いものの、伸びる区間では速いため、到達は1時間早くなります。始まる順番だけで到達順を決めることはできません。
受粉から4時間後を比較すると、Aは3時間伸びて6mm、Bは2時間伸びて6mmです。この時点で追いつき、その後はBが先へ進みます。表に「受粉からの時間」と「実際に伸びた時間」を二列に分けると、開始前のBへ伸長分を加えてしまうミスを防げます。
胚珠への到達は、受精を確かめた記録とは別
顕微鏡写真から長さを測る場合は、写真の倍率と実際の尺度を合わせることも必要です。くねった管の先端同士を直線で結んだ距離は、管に沿った長さより短くなります。本稿の「12mm」は管が進む経路の長さとして与えています。画像の縦横の目盛りを読む問題なら、一直線に伸びた区間なのか、曲がった道をたどるのかを図の説明から判断します。
花粉管の先端が目的の場所へ到達したことと、精細胞が卵細胞と融合したことは、観察している事実が異なります。到達時刻を求める模型の答えから、受精の完了時刻まで同じだと断定しないでください。受精を問うなら、その過程や所要時間についての追加条件が必要です。
また、一本の管が速く伸びたから、その花のすべての胚珠が受精したとも言えません。胚珠が複数ある場合には、どの管がどの胚珠へ届いたか、届かなかったものがあるかを別に調べます。速さの計算だけで種子の個数まで決めることはできません。
解き直しでは、時刻の帯に「受粉」「伸長開始」「到達」の三つの印を付けてみましょう。発芽を待つ時間、実際に伸びる時間、観察で確かめた出来事を分ければ、速さの計算を生物の過程へ正しく結び付けられます。数字を使うときほど、用語が指す段階を丁寧に確認することが大切です。
関連する記事でつなぐ
中学受験理科｜受粉実験で袋をかける理由｜花粉の有無だけを変えて比べる