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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。