2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of teaching materials on DNA analysis techniques to investigate species in aquatic ecosystem
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22K02953
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
尾山 廣 摂南大学, 理工学部, 教授 (50221700)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 持続可能な開発のための教育(ESD) / 環境教育 / 種特異的 / 環境保全 / フィールド調査 / リアルタイムPCR / 分子進化 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水圏生態系に生息する生物調査を目的としたＤＮＡ分析技術を教育現場に導入するために、２０２２年度は、基礎テーマの実験教材案の一部を改変し、高校２年生を対象に授業実践を行った。具体的には、淀川のワンドで採取したオオクチバスとブルーギルと推定される魚から肉片の採取、肉片からＤＮＡの抽出、種特異的なプライマー２種類を用いたリアルタイムＰＣＲによる種の同定を半日で実施した。インストラクター１名を配置して高校生５名で試行したところ、実験の進行は順調であったが、種の同定には至らなかった。生徒たちの採取試料、ＤＮＡの抽出実験、ＰＣＲ実験および日程（２日間を１日で実施）から問題点が抽出され、これらに基づく実験教材案の見直しを行った。また、操作手順の改善、特にリアルタイムＰＣＲの専用チップに反応液を注入する操作の実技指導の重要性が分かった。参加した高校生は、この内容に関する基礎的な知識を、生物基礎「生物と遺伝子」、「遺伝情報とタンパク質の合成」および「生態系とその保全」の単元で学習していたが、ＰＣＲの原理と分子進化は３年次の生物「バイオテクノロジー」や「生物の系統」で学ぶこととなるため、ＤＮＡ分析技術の原理と生態分析との関係性を２年生が理解するには、適切な副教材の導入が必要であることが分かった。さらに、環境ＤＮＡ分析の全体像を身近に感じる教材として、水槽飼育できる２種類のメダカの個体とメダカの飼育水槽の水から核酸を抽出し、リアルタイムＰＣＲで種を同定するモデル実験系を構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症の感染拡大防止のため、高校では部外者の立ち入りが制限されており、実験系の連携授業の実施が困難であった。また、学科共通機器のリアルタイムＰＣＲが故障したため、実験計画の遂行にも影響が生じた。試料水から抽出する核酸、特にＲＮＡは安定性が悪いため、迅速かつ連続的に進める必要があったが、実験スケジュールの急な変更などにより、環境ＤＮＡ分析に適した実験計画を立案、遂行できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本テーマ「教育用環境ＤＮＡ分析法の開発」の１次評価は、小人数での授業実践による問題点の抽出と改善であり、今年度で得られた成果を踏まえ、２０２３年度は以下の点に焦点をおいて研究を推進する。①日本に生息するメダカは、キタノメダカ(北日本集団メダカ)とミナミメダカ(南日本集団メダカ)に大きく分類され、これらの間では非常に大きな遺伝的差異が存在することが報告されている。現在、これら２種を水槽で飼育しており、生物個体または水槽の水からＤＮＡやＲＮＡを抽出し、種特異的なプライマーを用いて種の同定を行う実験教材案を作成する。②オオクチバスとブルーギルの種特異的なプライマーを用いて、淀川のワンドで採取した水または生物個体から抽出したＤＮＡやＲＮＡを鋳型に種の同定を行う実験教材案を作成する。
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| Causes of Carryover |
外部連携機関における情報取集および授業実践が遅れたこと、教育現場に適する蛍光色素プローブとＰＣＲ用酵素の組合せの検討が十分に実施できなかったこと、環境条件等の不良により試料採取に不都合が生じたことなどから、当初の計画通りに実験計画を進行できなかった。次年度は、行動制限の緩和など社会情勢の変化もあり、研究計画を順次推進できるものと考える。
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