2015 Fiscal Year Research-status Report
倍数体作成と植物ホルモン処理による体細胞分裂観察実験の改良
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15K04482
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
佐野 史 群馬大学, 教育学部, 教授 (30313018)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 体細胞分裂観察実験 / 倍数体 / 中学校 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では２つのアプローチから中学校における体細胞観察実験を容易にするための観察材料の調製を試みている。
一つ目は、倍数体の作成により、観察しやすい大きな細胞を持つ材料を調製することである。平成２７年度は、教材用植物であるファストプランツを材料として、コルヒチンを含むゲルで茎頂分裂組織を処理することにより倍数化を試みた。その結果、頂芽は成長を止めてしまったが、腋芽が成長を続けて花芽を形成したため、二酸化炭素暴露により自家不和合性を打破して自家受粉により種子を得た。得られた種子由来の根では、期待どおり通常の個体よりも大きな細胞が観察されたほか、通常の大きさの細胞や極端に小さな細胞も観察された。栽培を続けると、得られた種子由来の植物体では葉や花、花粉などの大きさや形が２培体とは若干異なっていた。葉を材料としたフローサイトメトリーでは２倍体植物では見られない倍数性の高い細胞が含まれていた。
２つ目のアプローチは観察対象となる分裂領域を拡大することである。その基礎データとして、平成２７年度は無処理の根における分裂領域と伸長領域の境界の位置を確認した。材料には体細胞分裂観察実験でよく使われるネギ、タマネギ、ニンニクの根を用い、パラフィン包埋したのち、連続縦断切片を作成した。根冠の形状などから根の中心部を通る切片を特定し、静止中心と思われる位置から各細胞列における個々の細胞の長さを測定した。その長さが急激に変化した位置を分裂領域と伸長領域の境界と判断して根の先端から境界までの長さを測定しなおした結果、どの材料でも１ｍｍ程度であった。さらにニンニクでは根端から１ｍｍまでの試料では分裂期にある細胞が１０%程度含まれていたのに対し、１～２ｍｍの試料では１%以下しか認められず、長い試料を用いると分裂を行わない細胞が増え、分裂中の細胞を見つけづらくなる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、細胞を大きくすること、分裂領域を拡大することの二つのアプローチで体細胞分裂の観察により適した材料を調製することを目的としており、材料の調製方法の確立に二年間、実践による検証に二年間を予定している。
前者のアプローチについては、教材用植物であるファストプランツと体細胞分裂観察実験によく用いられるネギやタマネギを材料として倍数体植物を作出することを初年度にあたる平成２７年度に予定していた。このうちファストプランツの倍数体は、コルヒチンを含むゲルで茎頂分裂組織を処理することによって作成を試み、得られた種子由来の個体では染色体が多くなっていたこと、フローサイトメトリーでは倍数性の高い細胞が多くなっていたことから、作出に成功したと考えている。現在自家受粉による四世代目の植物を栽培しており、その外形などから倍数性は世代を越えて安定したように見えており、次年度に前倒しして実践を行うこともできそうな段階にある。ネギやタマネギについてはカルス化に最適な培地組成を探っている途中にあり、倍数化の処理はまだ試していない。
後者のアプローチについては、分裂領域を拡大する際の基礎データとして各材料における分裂領域の広さを確認することを平成２７年度に予定しており、予定どおりネギ、タマネギ、ニンニクについてのデータを得ることができた。また、予備的なデータではあるが、ニンニクの根を低濃度のオーキシンで処理することにより分裂領域と伸長領域の境界が根の先端から遠くなることが確認できた。
以上のように、ネギなどでの倍数体作成は予定よりも少し遅れているが、それ以外は計画どおりかそれ以上の進み具合にあることから、おおむね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
倍数体作成については、まずファストプランツで既に作出した系統において、分裂細胞の大きさや個体の大きさ、成長速度など、学校で実践する上で必要となる基礎データを収集する。また、同種でコルヒチンを含むゲルによる処理を新たに行い、この処理による倍数体作出の再現性を確認する。カルス化で手間取っているネギなどについては、発根させた根やエクスプラントをそのままコルヒチン処理することによって倍数体作成を試み、倍数体が得られたらファストプランツと同様の基礎データをとる。また、いずれの種についても得られた倍数体の根で細胞周期の同調の可能性の検討を始める。
分裂領域の拡大については、平成２７年度に基礎データを得た植物種を材料としてオーキシン添加による影響を調べ、分裂領域を最も拡大することができる条件を検討する。条件が特定できたら、作出した倍数体に対しても処理を施し、その影響を調べる。また、予備的な実験では、処理によって分裂領域と伸長領域の境界が根の先端から遠くなることは確認できているが、同時に分裂領域内での分裂頻度や分裂細胞の絶対値など、体細胞分裂の観察しやすさを左右する性質に対して何らかの影響が出ている可能性がある。したがって、処理がそれらの性質に及ぼす影響も検討する。
学校における実践は三年目から予定していたが、分裂領域の基礎データを取得する際に、無処理の試料でも大きさのみに留意することで分裂細胞を見つけやすくなる可能性が認められたため、その検証のための実践をできれば平成２８年度に行いたい。また、特に工夫をしない場合の体細胞分裂観察実験の成功率も調べておきたい。各種処理を施した試料を材料とした実践は、予定どおり平成２９年度以降に行う予定である。
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