高等学校理科教育におけるDNAによる植物系統解析用プライマーの開発

高中科学教育中DNA植物系统发育分析引物的开发

• 批准号: 20917003
• 负责人: 藤谷 泰
• 金额: $ 0.27万
• 依托单位: 京都府立久御山高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20917003/
• 关键词: rbcL; プライマー; PCR増幅

報告者はこれまでに高等学校で「DNA塩基配列を用いた植物の同定と進化の解明」という授業を実施してきた。この授業では、植物のDNAの抽出から遺伝子の増幅、その塩基配列の決定から分子系統樹の作成を主眼としつつ、植物の観察同定、実体顕微鏡下での外部形態の観察を加えた内容を実施してきた。この授業の中で最大の課題は、「PCR増幅をいかに成功させるか」であった。授業を円滑に実施し、生徒に大きな達成感を抱かせるには、何としても生徒がサンプルにした植物の塩基配列の解読に成功する必要がある。これまでの経験上、PCRに成功しなかったサンプルは、ターゲットにしている遺伝子を内部プライマーを用いて2分割してPCR増幅させるとうまくいく場合が多かった。塩基配列が短いほどPCRが成功する確率が飛躍的に増大するようだ。そこで本研究では、植物系統分類学で用いられる遺伝子の汎用内部プライマーを開発することを目的とした。(1) プライマー設計の対象とする遺伝子は、植物系統群類学で用いるrbcLをターゲットとした。設計はprimer3 plusを使用して行なった。(2) 最初に設計したのは、過去の取り組みの中でrbcLを2分割してシーケンスしてきたが、2分割のつなぎ合わせの部分が読み取りにくい場合が多かったので、その部分をカバーするプライマーの設計を行なった。(3) 次に、rbcLは1400塩基程度なのでこれを4～6分割して読み取りができるようにプライマーを設計した。(4) 過去の実験でPCR増幅に成功してきているDNA抽出サンプル16種類(シダ、裸子、被子植物)を用いて、設計したプライマーのPCR成功率をスクリーニングした。(5) 成功率の高いプライマーを用いて、これまでのプライマーではPCR増幅ができなかったサンプルのPCR増幅を行なった。以上の結果、すべての植物に対応できるプライマーの開発はできなかったが、設計したプライマーを用いてPCR増幅を数種類テストすれば、これまで解読できなかったサンプルについても、解読できることがわかった。今後、このプライマーを用いて標本庫等の古いサンプル等にも適用して、実用化を検討する予定である。

The reporter gave a lecture on "DNA gene alignment and plant evolution" in higher education. This course includes the extraction of DNA from plants, the amplification of DNA fragments, the determination of gene alignment, the creation of molecular phylogenetic trees, the observation of plants, and the observation of external morphology under a microscope. The biggest topic in this class is "PCR increase". How to achieve success in plant development This is the first time that the PCR has been successfully performed. The accuracy of PCR results in a rapid increase in DNA sequencing. The purpose of this study is to explore the application of plant systematics. (1)The design of the plant is based on the plant taxonomy. Design Primer3 Plus (2)In the beginning, the design was divided into two parts. In the past, the design was divided into two parts. In the past, the design was divided into three parts. (3)Next, the rbcL is 1400 degrees, and it is divided into 4~6 parts. (4)In the past, PCR amplification was successful, and DNA was extracted from 16 species (including plants, nudes, and angiosperms). (5)The high efficiency of PCR amplification As a result of the above, the development of the plant is very important, and the design of the plant is very important. In the future, the application of the software will be discussed in detail.