遺伝子DNAによる多様性と共通性の実験開発とその応用

1研究目的:新学習指導要領による生物学のテーマが「共通性と多様性」になったので、遺伝子から生命現象を理解できるよう、DNAから見た共通性と多様性の実験開発を目指した。2研究方法:(1)DNAの抽出方法の検証 高価な市販のキットを用いずに簡便なPCR試料用DNA抽出のプロトコールを検討した。(2)DNA解析の基礎的技術 抽出したDNAを解析するために安全性を考慮したサイバーグリーンを用い、手頃な費用で自作可能な電気泳動装置とトランスイルミネーターの開発を行った。(3)DNAから見た多様性と共通性の実験 ヒトとゼブラフィッシュのβ-アクチンのDNAをPCRで増幅後、電気泳動にて解析した。DNA長の観察はサイバーグリーンと(2)の自作装置、デジタルカメラによる写真撮影で行った。3研究成果:(1)アルカリ熱変性法により試料を簡易に抽出できることが判明し、高校等で多人数・同時進行が可能であることがわかった。(2)電気泳動装置はダイオード整流とステンレス線を用いることで低コストが実現した。トランスイルミネーターでは市販の青色LEDでサイバーグリーンによるDNAの検出が可能であることが判明し、観察に用いるLED数と遮蔽板(オレンジ色のアクリル板)の検討から、検出感度を高めることができた。(3)PCRは、双方の生物で共通の配列部分から作製したプライマーを用いたが、ヒトとゼブラフィッシュともDNAは増幅されており、DNAが生物で共通であることを示唆した。一方、電気泳動により検出されるDNA長が異なることからDNAは生物で共通でありながらも多様であることを明確に証明することができた。さらに、ヒトのDNAの長さがデータベースからの予想とは異なる位置で検出されたことから、人種や個人差によるものではないかと推測された。これについては今後検討すると共に生物種を増やして検証をさらに発展させていきたい。

1研究目的:新学習指導要領による生物学のテーマが「共通性と多様性」になったので、遺伝子から生命現象を理解できるよう、DNAから見た共通性と多様性の実験開発を目指した。2研究方法:(1)DNAの抽出方法の検証 高価な市販のキットを用いずに簡便なPCR試料用DNA抽出のプロトコールを検討した。(2)DNA解析の基礎的技術 抽出したDNAを解析するために安全性を考慮したサイバーグリーンを用い、手頃な費用で自作可能な電気泳動装置とトランスイルミネーターの開発を行った。(3)DNAから見た多様性と共通性の実験 ヒトとゼブラフィッシュのβ-アクチンのDNAをPCRで増幅後、電気泳動にて解析した。DNA長の観察はサイバーグリーンと(2)の自作装置、デジタルカメラによる写真撮影で行った。3研究成果:(1)アルカリ熱変性法により試料を簡易に抽出できることが判明し、高校等で多人数・同時進行が可能であることがわかった。(2)電気泳動装置はダイオード整流とステンレス線を用いることで低コストが実現した。トランスイルミネーターでは市販の青色LEDでサイバーグリーンによるDNAの検出が可能であることが判明し、観察に用いるLED数と遮蔽板(オレンジ色のアクリル板)の検討から、検出感度を高めることができた。(3)PCRは、双方の生物で共通の配列部分から作製したプライマーを用いたが、ヒトとゼブラフィッシュともDNAは増幅されており、DNAが生物で共通であることを示唆した。一方、電気泳動により検出されるDNA長が異なることからDNAは生物で共通でありながらも多様であることを明確に証明することができた。さらに、ヒトのDNAの長さがデータベースからの予想とは異なる位置で検出されたことから、人種や個人差によるものではないかと推測された。これについては今後検討すると共に生物種を増やして検証をさらに発展させていきたい。