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本研究では、微生物を視覚的に直接理解できる有用な手法として、FISH(Fluorescence in situ hybridization)法に着目し、FISH法の簡便・簡易化の検討、および実験テキスト作成を行った。
FISH法の簡便化については、既存プロトコルの時間縮減をキーポイントとして、次の3点について検討を行った。
1)プローブDNAとRNAとのハイブリダイゼーション時間の短縮化の検討を行った。その結果、従来実験において2.5時間で行っていたところを、1時間のハイブリダイゼーション時間でプローブDNAとRNAが十分結合することを確認し、短縮化が可能となった。
2)非特異的RNAにハイブリダイズしたプローブDNAを洗い流すウォッシング時間について検討を行った。その結果、大腸菌とメタン生成古細菌というドメインレベルで全く異なる微生物を使用することで、非特異的結合を根本的に防ぎ、ウォッシング時間を短縮することが可能となった。
3)ハイブリダイゼーション時間の短縮や非特異的結合を防ぐためのプローブ素材について検討を行った。その結果、交雑効率の高い人工核酸を用いることにより、ハイブリダイゼーション時間およびウォッシング時間の短縮に繋がった。
実験テキスト作成は、中学生、高校生の受講者レベルに適合した実験テキストができるように生物、理科等の教科書調査を行い、環境微生物、新規なライフサイエンス技術、FISH法に関して、図説の豊富な資料、教員デモンストレーション用としてパワーポイント資料、受講者演習シート等を作成した。
以上により、最先端の実験手法を学生実験(衛生実験、環境工学実験等)に導入するための実験の効率化および、受講者レベルに適合するテキストについて検討し、中学、高校での嫌気的環境に生育する微生物理解のための教育実験ツールの開発を行った。
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