植物の環境応答におけるフィトクロムの教材化

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高校生物で学習する植物の環境応答において、光受容体フィトクロムは重要な学習内容であり、新課程の教科書の全てで取り扱われている。その学習内容においてはフィトクロムが光を環境からの信号として捕捉し、光発芽種子の発芽,花芽形成の調節,概日リズムなどの生理的反応に関わることを学ぶ。また、フィトクロムの特徴として、赤色光と遠赤色光により光可逆性を示すことも学ぶ。平成24年から実施されている新学習指導要領の「植物の環境応答」では、観察・実験を通して、その働きや環境変化に反応する仕組みを理解させることが望ましいとされている。しかし、現在フィトクロムを教材化した試みは非常に少なく、レタス種子の光発芽(安斎(1992)など),オジギソウの葉の就眠運動(瀬戸口(1987)・山口(2011)),野生種子の発芽(岡崎ら(2004)・八ツ橋&栗丸(2011))などの個体の生理的反応を扱ったものが主である。また、光受容体であるフィトクロムが赤色光吸収型(P_r型)と遠赤色光吸収型(P_<fr>型)との光可逆性を示すことは、知識として教えられるだけであって、実際に観察・実験で調べることはない。そこで本研究では、赤色光吸収型(P_r型)と遠赤色光吸収型(P_<fr>型)との光可逆性を調べることを目的として、LEDとフォトセル(CdSセル)を利用した660nm(R)および735nm(FR)での吸収(率)を測るための透過率測定用装置(通称「フィトクロム君」)を開発した。この装置を用いて、カリフラワー花蕾組織の660nmおよび735nmでの吸収率を測定して、比較することで以下の点を確認することができた。(1):赤色光を照射した組織では遠赤色光の方が吸収率が高くなり、遠赤色光を照射した組織では赤色光の方が吸収率が高くなった。(2):赤色―遠赤色光の交互照射により、吸収率変化の光可逆性も見られた。この簡便な装置を用いることで、フィトクロムによる赤色―遠赤色光光可逆性の分光学的特性を確認することができたので、今後この装置を用いて行える生徒実験を計画・実施していきたい。