挙げられているようなデータについて、one-wayのほうが適切という状況が思いつきません。そもそもA+Bの処理群についてA処理群ともB処理群とも独立という仮定をおくことが間違っていると思います。また、たとえ独立4群の比較をするにしても、one-way ANOVA後のpost-hoc testはそれ自体多重検定という批判が近年あるので、いきなりtukey HSDとかしたほうがましだと思っています。 
 
いずれにしろ、two-way ANOVAでは有意だがone-wayでは有意ではない例が以下のように作れるので、どちらでもいいということはないです。(先に書いたように、one-wayではデータを有効に使っていないので、検出力が下がるのは当然と言えば当然) 
 
ただ現実問題としては、one-wayにして有意性が消失してしまうような効果量の小さい実験データに依拠して結論を導くようなことはしないだろうとも思います。 
 
control: 56,48,60 
A: 60,55,60 
B: 62,76,84 
A+B: 78,53,62 
 
one-way: 
Analysis of Variance Table 
 
Response: data 
          Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) 
x          3 641.67  213.89  2.5926 0.1251 
Residuals  8 660.00   82.50 
 
two-way: 
Analysis of Variance Table 
 
Response: data 
          Df Sum Sq Mean Sq F value  Pr(>F)   
xa         1  27.00   27.00  0.3063 0.59344   
xb         1 481.33  481.33  5.4605 0.04425 * 
Residuals  9 793.33   88.15                   | 
      
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