令和6年度活動内容

6月11日（火）徳島大学教養教育院 教授 渡部 稔 先生の研究室へ訪問させていただき、Advanced Science　高大連携授業　生命科学を実施しました。今回のテーマは「お米の品種をDNA解析により調べよう」です。PCR法、電気泳動など先日理数生物探究で習った内容が盛りだくさんです。あきたこまち　と　ひとめぼれ　は　コシヒカリを親とした掛け合わせで品種が生み出されておりそれぞれの第６番染色体に存在する遺伝子の持ち方が異なっています。その部分をPCR法で増幅し、電気泳動でその存在を調べることで、品種が分かる仕組みです。基本的にウイルスのPCR検査やワカメの品種特定など同じ方法で行われています。

さて、最初はPCRでターゲットとする遺伝子領域を増幅します。まずPCRに必要な溶液をまぜ合わせマスターミックスを作ります。マスターミックス作成の際のタッピングやマイクロピペットの操作については、何回かしているのでしっかりできますね。その後、お米を砕き、それをPCR反応溶液が入ったマイクロチューブに入れ、PCRを行う機械であるサーマルサイクラーにセットし遺伝子増幅を行います。PCRは少し時間がかかるのでここまでです。

さらに、２種類のDNA断片を染色したものを電気泳動にかけ分析しました。２種類のDNA断片が移動していき、分離している様子がよく分かったと思います。来週は、自分たちが作ったDNA断片を電気泳動にかけます。果たして成功するでしょうか。楽しみです。

マスターミックスを作成しています　　お米を砕いてDNAを取り出しやすくします　砕いたお米をPCR溶液内に入れます

　遠心分離にかけ　　　　　　　　　　　PCRを行うサーマルサイクラー　　　最後に練習として電気泳動を行い

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　にセットします　　　　　　　　　　ました。青が長い断片、紫が短い断片です

6月9日（日）徳島大学にて生物学オリンピック講習会が行われました。本校から応用数理科2名普通科1名計3名が参加しました。午前中は高校生物学を学んだ後、観察・実験を行いました。受精卵の状態で、遺伝子変化を起こさせ作成したアルビノのイモリやアフリカツメガエルを観察したり、電気泳動を行ったりしました。電気泳動では、DNAの長さの違いによって、泳動距離が変わることを利用して、DNAの長さの分析ができることを理解しました。午後からは、過去問題についての解説講義を受講しました。本番は非常に難しいですが、論理的に深く考えることの面白みを理解し、楽しみながら取り組んで欲しいと思います。

アフリカツメガエルのアルビノ個体です　　　　　イベリアトゲイモリのアルビノ個体です。イベリアトゲイモリは

（部分的にアルビノになっている個体もいます）　年間通して繁殖し、生命力も高く、これからモデル生物として期待です

長さの違うDNAに色を入れ電気を流すと　　　　　　　長さの違いに応じて泳動距離が変わります

火曜日の応用数理科の授業Advanced Science生命科学分野　第一回目は、「花粉管の伸張とスクロース濃度」について、インパチェイス（アフリカホウセンカ）を材料に実験を行いました。スクロース濃度が0％、5%、10%、15%、20%、25%、30%の寒天培地を作成し、花粉を線上にまき、発芽率と花粉管が伸びた長さをミクロメーターで測定しました。結果はスクロース濃度は0％、5%、10%でよく伸び、15%以上で伸びにくくなり、30％では全く伸びていないことが分かりました。スクロース濃度が０％でも、吸水が起こりアフリカホウセンカの花粉管は伸張することが分かりました。発芽率は20%で14%(66/466)、25%で1.3%(3/232)で、0%～15%の平均52%より大きく低下しました。

インパチェンスの花粉管伸長は、寒天培地でなくても起こることが知られています。スクロース濃度０％の条件で、寒天の濃度を変数として下げていき、寒天と花粉管の伸長について調べてみたいと思いました。

また、2つ目の実験として、めしべをすり潰した抽出液をつくり、抽出液を塗った側と塗らなかった側についてどちらに伸張する割合が高いか実験を行う予定でしたが、時間がなくここまでになりました。

観察した結果を分析し、しっかり考察すれば、次の検証内容を考えることができ、より深い内容まで到達できます。

限られた時間の中ですが、放課後等も利用しながら、生徒達が自然現象についてじっくり考える機会を作っていきたいです。

寒天培地に蒔いた直後です。4カ所から花粉管が伸び　寒天培地に蒔いて２０分後です　

ようとしていて、そのうち1つが長く伸びます　　　　発芽率を求めると共にミクロメーターで長さを測定し、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  平均の値を求めます

　毎週火曜日は応用数理科の授業「Advanced Science」があります。クラスが物理・化学・生物・地学の４分野に分かれて、様々な実験や体験を行います。高大連携実験教室もこのときに実施します。化学分野は物質科学という講座を設けて、６月中に４回の実験等を行います。

　最初ということで、モール（Mohr）法を用いて吉野川流域及び海岸線の塩分濃度を測定してみました。この沈殿滴定は、塩化銀AgCl（白色沈殿）とクロム酸銀Ag2CrO4（赤褐色沈殿）の溶解度積の差を利用して、塩化物イオンCl-の濃度を測る方法です。10倍にうすめた海水をコニカルビーカーにとり、少量のクロム酸カリウム水溶液を加えた後、褐色ビュレットを用いて硝酸銀水溶液を滴下します。当初は白色沈殿ばかり生成しますが、塩化物イオンがなくなるとクロム酸イオンが銀と反応して赤褐色沈殿が生成します。そこまでの硝酸銀の滴下量から塩分濃度が求められます。

　結果は以下の通りです。

　　旧吉野川橋直下　0.79％、　しらさぎ大橋直下　0.71％、　小松海岸　2.2％、　大神子海岸　2.4％　でした。

　この結果より吉野川河口から５ｋｍさかのぼった地点でも塩分が含まれており、汽水域であることが改めてわかりました。吉野川の冬の風物詩であるスジアオノリの養殖は、このような環境で行われています。

5月24日（金）13：30から徳島文理大学薬学部を訪問させていただき、ScienceIntroductionの授業として、応用数理科１年生１０７HRを対象に高大連携授業を行いました。入学して初めての高大連携講座であり、生徒たちも楽しみにしていました。

授業は、徳島文理大学薬学部機能形態学研究室　井上 正久教授が担当していただき「食作用と生体防御」をテーマに講義と実習行いました。最初は講義室にて、好中球やその他の食細胞の働きや、好中球の特徴である分葉核は、血管壁等をすり抜けるためのものであることを説明していただきました。

その後、実験室に移動し、マイクロピペット等を使い、血液飛沫標本を作製し、メイグリュンワルド・ギムザ染色により血液細胞を染色し、顕微鏡で観察しました。さらに、細菌感染させたマウスの筋組織の切片を作成し、細菌感染により変形した筋組織や細菌を排除しようとして好中球が集まっているところを観察しました。

実験の後は、研究室を訪問させていただき、X線解析機器の説明などを行っていたただきました。

生徒たちは、実習等充実した表情で取り組んでいました。大学での学びについて、具体的なイメージが持てたのではないでしょうか。高大連携授業により、高校での学びと大学での学びをつなげることで、生徒の主体的な学びを推進し、科学的な見方考え方を育成していきたいです。

生徒のポートフォリオより一部抜粋（高大連携授業により学んだこと）

「血液の成分(赤血球、白血球など)を実際に見て、白血球の核の仕組み(分葉)や血液内の赤血球と白血球の大きさの違い(白血球が赤血球の2倍ほど)を身近に感じることができました。また、初めて名前を聞いた染色液(メイグリュンワルド液、ギムザ染色液など)や器具を使用して、新たな技術や知識を身につけることができました。」

「前までは目先の進路である高校の事しか考えていなかったので全く大学のことが分からなかったが、この高大連携授業に行ってから大学に対するイメージが変わった。大学と言えばどこか堅いイメージがずっとあったが、授業内容は非常に面白く、先生方の説明も分かりやすかった。また授業を受けたいと思った。」

講義室で「食作用と生体防御」の講義をしていただきました　マイクロピペットを使い、血液飛沫標本を作製しました

顕微鏡の観察像をスマホで撮影しました

細菌感染したマウスの筋組織です　　　　　　　　ほとんどが赤血球ですが、赤紫色の白血球が見られます

（青色が好中球です、変形した筋組織も見られます）

研究室訪問を行い、化学合成でできた分子がイメージした形になっているか解析する機器等を見せていただきました。