2021 Fiscal Year Research-status Report

学校との協働による「菜の花しらべ」の展開に向けた実施モデルの構築に関する研究

Research Project

Project/Area Number	19K03167
Research Institution	University of Fukui
Principal Investigator	西沢徹福井大学, 学術研究院教育・人文社会系部門(教員養成), 教授 (80414382)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	アブラナ類 / 生物教材 / DNAマーカー / 環境調査 / 理科教員養成
Outline of Annual Research Achievements	本研究は，実感を伴った理解を図るための生物教材である「菜の花しらべ」を地域の学校と協働しながら実施するため，“多様性と共通性”がともに認識できる体感的な生物教材を，身近な植物を活用して開発することを目的としている。身近なアブラナ類を題材として，実施モデルの構築を目指している。国内のアブラナ類の自然群落は，アブラナBrassica rapa，セイヨウアブラナB. napusおよびカラシナB. junceaの概ね3種から構成されている。しかし，これら3種は互いに系統的に近縁で，外部形態の特徴については多くの形質を共有しており，識別に迷う場合が多い。特にアブラナとセイヨウアブラナは類似点が多く，外部形態に基づいた識別が特に困難な場合がある。一方，カラシナは，茎に対する葉の付き方や花の大きさが他の２種と異なることなどから，比較的容易に識別することができる。これらが同所的に，混成して分布している場所では，それぞれの種がどのような割合で分布しているのかについて，小中学校などの学校現場と協働しながら進める探究活動としての活用が見込まれる。このためには，これら3種を確実に識別するための手法を確立する必要があり，DNAマーカーによる種の判別技術によって，アブラナとセイヨウアブラナの識別を補完する体制を大学研究室などに整備することが，「菜の花しらべ」のプログラム構築において求められている。先行研究において，核及び葉緑体DNAを対象とした分子マーカーの開発に着手し，汎用可能なマーカーの捕捉に一部成功している。一方で，自然群落に存在する遺伝的変異を検出するためにはまだ解像度が不足している上に，自然群落における遺伝的変異の存在状態に関する知見が乏しいことから，本研究では，追加のマーカーの開発による，分子種判別系の解像力向上と，地域集団における遺伝的多様性の予備的解析を一つの目標としている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 昨年度に引き続いて，今年度も新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，県内外への移動や学校現場への訪問が大幅に制限されたことに伴い，野外調査がほとんど実施できていない。このため，追加のマーカー開発の過程で必要となる，検定用試料の採取に関しては，大部分が次年度以降へ持ち越しとなったが，奥越地域の一部で試料採取を再開している。大学生の登学期間も短縮された状況は，昨年度とあまり変化がなかったことから，実験室における試料の処理に関しても昨年度までと同様の状況であり，既に採取済みである保管葉片試料の一部からDNA精製を進めている。葉片試料からのDNA精製はPlant Genomic DNA Extraction Miniprep System（VIOGENE社製）を用いたカラム精製によって行った。
Strategy for Future Research Activity	今年度は，奥越地域からの試料採集をさらに進め，福井県内の自然群落を対象とした遺伝的多様性解析に供与する試料コレクションの充実を図る。当面は，これまでに蓄積した試料コレクションからのDNA精製と，先行研究でマーカーの候補対象となっている遺伝子座（DNAの塩基配列）を対象とした変異の検出方法（PCR-RFLP法およびPCR-SSCP法）の確立を中心に進めていく予定である。新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，これまでに持ち越しとなっている，学校現場との調整を再開させたいと考えているが，感染状況の推移および大学における感染防止に向けた対応指針に従いつつ，慎重な対応を優先する。遺伝的変異の検出に供与可能なマーカーについては，順次，PCRによる遺伝子型の解析を行い，開発したDNAマーカーで3種のアブラナ類が識別できることを確認し，分子マーカーによる判別系を確立する。
Causes of Carryover	大学からの運営費交付金（自己収入）による購入や，これまでに購入している保有試薬類の使用によって，試薬消耗品類の購入に充てる執行がなかったため。加えて今年度についても，新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，計画通りにラボ活動が実施できなかった点が非常に大きい。