種子発芽の光調節に関する教材として利用可能な野生植物の探索と実験法の確立

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23501071
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 八ツ橋 寛子 宮崎大学, 教育文化学部, 准教授 (60182359)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Keywords: 高等学校生物 / 種子 / 光発芽 / フィトクロム / 野生植物 / 自然光 / オオバコ / ツボミオオバコ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，植物の環境応答の１つとして高等学校「生物」で取り上げられている種子の光発芽について，分かりやすく示すことのできる植物教材を見出すとともに実験方法を確立することである。この単元では，光受容体フィトクロムの赤色光（R）/遠赤色光（FR）可逆性を示すことが求められるが，同時に生態学的意義の考察が欠かせないと考えられる。しかし，教科書で一般的に扱われるレタス種子のR/FR短時間繰返し照射に対する反応では，レタスが栽培植物であることや光源が人工的なものであることなどから，自然界におけるフィトクロムの役割を考察しにくい。さらに，材料の入手，温度管理，単色光光源の用意などの問題がある。そこで，本研究では，A身近な野生植物の種子で，フィトクロムによる反応を示すことができるものの探索，B 光源，照射方法の検討，C可能な授業展開の検討を行い，以下の成果を得た。
A．オオバコとツボミオオバコ種子は，短時間のR/FR照射によって可逆的に発芽が制御された。その他にナガミヒナゲシ等数種に可能性が見られた。これらについては，引き続き実験を行う予定である。オオバコは25℃が実験に適していたが，ツボミオオバコは15～25℃の広い温度範囲で光発芽性が見られた。
B．人工光源としてLED光源システムについて検討した。LEDは，波長特性や発熱量などに優れた面があるが，指向性が高く，光強度にむらができることがわかった。一方，照射箱を工夫することで，自然光が利用でき，光強度によらず直達日光は発芽を促進し，緑葉の透過光はこれを打ち消す効果があることが確認できた。このことはフィトクロムの役割の考察を容易にすると考えられる。
C．ツボミオオバコおよびオオバコはいずれも，教師が実験準備として予め播種して暗黒に1～数日保存し，授業時に生徒が光に当てたのち，1週間後の同じ時間に観察するという授業サイクルが可能であった。