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Development of teaching materials on DNA analysis techniques to investigate species in aquatic ecosystem

开发水生生态系统物种DNA分析技术教材

基本信息

批准号：
22K02953
负责人：
尾山廣
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Setsunan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

水圏生態系に生息する生物調査を目的としたＤＮＡ分析技術を教育現場に導入するために、２０２２年度は、基礎テーマの実験教材案の一部を改変し、高校２年生を対象に授業実践を行った。具体的には、淀川のワンドで採取したオオクチバスとブルーギルと推定される魚から肉片の採取、肉片からＤＮＡの抽出、種特異的なプライマー２種類を用いたリアルタイムＰＣＲによる種の同定を半日で実施した。インストラクター１名を配置して高校生５名で試行したところ、実験の進行は順調であったが、種の同定には至らなかった。生徒たちの採取試料、ＤＮＡの抽出実験、ＰＣＲ実験および日程（２日間を１日で実施）から問題点が抽出され、これらに基づく実験教材案の見直しを行った。また、操作手順の改善、特にリアルタイムＰＣＲの専用チップに反応液を注入する操作の実技指導の重要性が分かった。参加した高校生は、この内容に関する基礎的な知識を、生物基礎「生物と遺伝子」、「遺伝情報とタンパク質の合成」および「生態系とその保全」の単元で学習していたが、ＰＣＲの原理と分子進化は３年次の生物「バイオテクノロジー」や「生物の系統」で学ぶこととなるため、ＤＮＡ分析技術の原理と生態分析との関係性を２年生が理解するには、適切な副教材の導入が必要であることが分かった。さらに、環境ＤＮＡ分析の全体像を身近に感じる教材として、水槽飼育できる２種類のメダカの個体とメダカの飼育水槽の水から核酸を抽出し、リアルタイムＰＣＲで種を同定するモデル実験系を構築した。

The purpose of biological investigation in aquatic ecosystem is to introduce DNA analysis technology into education field. In 2022, one part of basic teaching materials will be reformed. The teaching practice of two-year college students will be carried out. The specific method is to extract the DNA from the fish and fish, and to identify the species by PCR. 1 student is assigned to 5 students. Sample preparation, DNA extraction, PCR implementation and schedule (2 days to 1 day) The importance of technical guidance for the operation of PCR, especially for the improvement of operation order and for the injection of reaction solution, is emphasized. The basic knowledge, biological basis, genetic information and quality synthesis, ecosystem and conservation of the basic knowledge, PCR principles and molecular evolution of the basic biological knowledge, biological basis, biological system, biological system The principles of DNA analysis technology and the relationship between ecological analysis and two-year-old students should be understood and introduced into appropriate auxiliary teaching materials. In addition, the whole image of environmental DNA analysis is closely related to the construction of teaching materials, water tank culture, two kinds of different individuals, water tank culture, nucleic acid extraction, and DNA PCR species identification.