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。

为了将DNA分析技术引入教育领域，该技术旨在调查生活在水生生态系统中的生物生物体，于2022年，我们修改了一些基本主题实验性教学建议，以实施针对二年级高中生的课程。具体而言，从据估计是大嘴鲈鱼和从Yodo河中的魔杖中收集的大嘴鲈鱼中收集的肉块，从肉块中提取DNA，并在半天内使用两个物种特异性引物通过实时PCR进行物种鉴定。一名讲师被分配给五名高中生尝试一下，尽管实验顺利进行，但没有发现任何物种。从学生的样本样本，DNA提取实验，PCR实验和时间表（一天为2天）中提取了问题，并根据这些提议进行了实验教材建议。还发现，改进操作程序的重要性，尤其是将反应解决方案注入专用芯片的实时PCR的实用指导。参与的高中生在生物的基本知识中学习了有关此内容的基本知识：“生物学和遗传信息和蛋白质合成”，“生态系统及其保护”，但是随着PCR和分子进化的原理将通过三年级生物体“生物技术”和“生物学系统”之间的研究来了解，这是对二年级的研究，从而了解了二年级的研究，从而了解了这一研究，从而了解了二年级的关系。引入适当的二级教材。此外，作为一种教学材料，我们构建了一个模型实验系统，从两种类型的Medaka个体中提取核酸，这些模型酸是可以在水族馆和Medaka储罐中的水中提出的，并通过实时PCR识别物种。