遺伝子リテラシー育成のためのキュウリの性分化に関する遺伝教材の開発と実践

Research Project

Project/Area Number	22K02948
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 09080:Science education-related
Research Institution	Fukuoka University of Education
Principal Investigator	山崎聖司福岡教育大学, 教育学部, 教授 (30363295)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	キュウリ / 性表現型 / F遺伝子 / 優性マーカー / 共優性マーカー / 遺伝教材 / 優性DNAマーカー / 共優性DNAマーカー / 性表現
Outline of Research at the Start	本研究では、F遺伝子を識別できる優性および共優性DNAマーカーを用いて、キュウリの性表現型の遺伝とF遺伝子の遺伝を関連づけて学習できる新しい遺伝教材を開発する。その後、開発した遺伝教材の教育効果を検証するために、応募者が担当している学生実験において、大学生を対象に、開発した遺伝教材を用いて実験授業を行い、開始前と終了後にアンケート調査を実施する。これにより、遺伝教材の改善点を抽出し改良を行う。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、F遺伝子を識別できる優性および共優性DNAマーカーを用いて、キュウリの性表現型の遺伝とF遺伝子の遺伝を関連づけて学習できる新しい遺伝教材を開発することを目的としている。まず、F遺伝子をヘテロ（Ff）に持つことが明らかとなった雌性型品種フレスコ100（Ff）の自殖種子20粒を播種して、性表現型の観察とF遺伝子の保有状況の調査を行った。その結果、20個体における性表現型は、完全雌性型（FF、Ff 個体）：混性型（ff 個体）＝16：4であり、χ2検定の結果、χ2（1）＝0.267（p=0.61＞0.05）となり、理論比3：1との間に有意差は認められなかった。また、F遺伝子の保有状況は、FF：Ff：ff＝6：10：4であり、χ2検定の結果、χ2（2）＝0.4（p=0.82＞0.05）となり、理論比1：2：1との間に有意差は認められなかった。このことから、フレスコ100（Ff）のF遺伝子の遺伝は完全優性であることが示唆された。また、フレスコ100（Ff）の自殖種子を、少なくとも20粒播種して育成すれば、統計的にキュウリの性表現型とF遺伝子を関連づけることができるデータを得られることが分かった。次に、F遺伝子をホモ（FF）に持つことが明らかとなった雌性型品種ドカナリ千成（MMFF）と、Lemon（mmff）を交配して得られたF1個体（MmFf）8個体において、性表現型の観察とF遺伝子の保有状況の調査を行った。その結果、F1個体8個体における性表現型は混性型（雄花形成率20-85%）であり、F遺伝子の保有状況は全てFf であった。このことから、ドカナリ千成のF遺伝子については、Lemonと交配したF1個体において、ヘテロに持つだけでは完全雌性型にはならないことが示唆された。つまり、ドカナリ千成のF遺伝子の遺伝は不完全優性であることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason おおよそ計画通りであるため。
Strategy for Future Research Activity	F遺伝子を識別できる優性および共優性DNAマーカーを用いて、キュウリの性表現型の遺伝とF遺伝子の遺伝を関連づけて学習できる新しい遺伝教材を開発することを目的として、以下の実験を行う予定である。実験授業の中で、フレスコ100（Ff）の自殖種子由来の個体20個体の育成、葉のサンプリング、葉からのDNA抽出、F遺伝子を識別できる優性および共優性DNAマーカーを用いたPCR反応、PCR産物のアガロースゲル電気泳動によるF遺伝子の判定を行うためのプロトコールを作成する。また、フレスコ100とドカナリ千成のF遺伝子の遺伝特性の違いを明らかにするために、ドカナリ千成とLemonを交配したF1個体を自殖したF2個体群におけるF遺伝子の保有状況と性表現を調査する。