自然科学

姫路市で開催された「食虫植物国際会議」の報告文が「CARNIVOROUS　PLANT　NEWSLETTER」に掲載されました。「食虫植物国際会議」で,自然科学部は兵庫県の食虫植物と自生地の紹介や、自生地の保全活動のとりくみなどを日本語と英語で発表しました。

発表原稿の修正や発音を英語科教員から指導をうけましたが、海外からの参加者に伝わるか不安でした。しかし、発表ではうなずきながら聴いていただき、さらに多くの質問もしていただいたことで、十分に内容を伝えられたことがわかりました。

国際会議の報告文が掲載された「CARNIVOROUS　PLANT　NEWSLETTER　Volume52，No4」を報告者から提供をしていただき、さらに転載許可を「CPN」編集者にとっていただきました。

発表の機会を与えていただいた日本の事務局のみなさんのおかげで、貴重な体験をさせていただきました。ありがとうございました。また、「CPN」の転載を快く承諾していただいたことを感謝します。

1 CPN VOl.52,No4表紙　（コウシンソウ）.pdf

2 龍野高校の発表.pdf

2月11日、兵庫県立人と自然の博物館で開催された「共生のひろば」研究発表会に参加しました。

自然科学部では地域の自然環境や生きものの保全活動を行っています。その一つとして、絶滅危惧種サギソウの保全活動があります。

自生地の保全の他、無菌播種による増殖技術の研究をしています。現在、オートクレーブやクリーンベンチなど高価な設備を必要としない無菌培養技術で、設備のない小中学校でも可能なサギソウの無菌培養法を開発したので発表しました。また希望者には体験実験をしていただきました。

従来の方法では、培地と耐熱性培養容器を圧力釜で加熱滅菌をしたあと、滅菌した種子をクリーンベンチ内の無菌空間で種子を播く必要がありました。微酸性電解水で滅菌することで、非耐熱性のチャック付きポリ袋でもサギソウの球根を種子から生産することが可能になりました。

なお、当日は課題研究生物多様性班（ヒシモドキⅡ班）も絶滅危惧植物ヒシモドキの現状と課題について発表をおこないました。

今後いろいろな方々からのアドバイスを参考にして研究を続けたいと思います。

2023年11月11日、兵庫県総合文化祭自然科学部門パネル発表で、オートクレーブ・クリーンベンチを使用しない組織培養の体験実験を24名の高校生・引率教員の方々にしていただきました。

実験内容は、クリーンベンチのないポスター発表の会場で、無菌培地にキク花弁の置床を行ってもらいました。短時間の無菌操作であれば、微酸性電解水を噴霧することで無菌操作が可能です。

当日は、1名あたり2回実験をしていただき、1つは実験者で、1つは龍野高校の生物実験室(室温)で管理しました。結果は龍野高校で管理した24個のうち14個で脱分化が起こり、カルスを形成しました。成功率は58.3%でした。さらに、カルスを形成したした14個のうち、10個で根の再分化が起こりました。

８月にあった、日本生物会大阪大会（近畿大学）での体験実験の結果（20名中18名が置床に成功）に比較して成功率が低くなってしまいましたが、各回10分の発表の時間内での研究発表+体験実験で説明が不十分な点があったことや、会場が混雑していたことなどが影響したと思われます。

今回の結果では再分化用の培地にカルス（未分化な細胞の塊）を移植することなく、根が分化したことは意外でした。これが、使用したスプレーギクの品種によるのか、気温が低下する時期に実験したことが影響しているのかはわかりませんが、移植することなく、植物器官から脱分化・再分化まで実験できれば、コンタミ(微生物汚染)のリスクを軽減したバイオ実験が可能になると思います。

実験に参加していただいたみなさん、ありがとうございました。

【資料】龍野高校HP>部活動>自然科学部【研究成果】>自然科学部論文>2023論文「バイオ生徒実験の実用化に向けた手法の開発」　に詳しく実験方法を紹介しています。

１月6日～８日にかけて神奈川大学で開催された日本生物教育学会第108回全国大会で、自然科学部生物班が研究発表を行いました。内容は従来高価なオートクレーブやクリーンベンチが必要であった組織培養実験を、微酸性電解水を活用し高価な設備を使用しないで生徒実験が可能な方法についてポスター発表しました。希望者には体験実験をしていただきました。

参加者には、来年度の世界大会（ISEF）日本代表生徒もおり、学ぶべきことの多い発表会でした。

【参考】https://sbsej.jp/event2/upload_items/202312/108zenkokutaikai.pdf

12月9日、光都の先端科学技術支援センターにおいて第1回ビジネスプランコンテスト決勝大会に自然科学部が出場しました。決勝大会では２回の予選を勝ち抜いた、学生アイデア部門4校とローカルアドベンチャー部門の7名が各企画についてプレゼンテーションを行いました。

　学生アイデア部門に決勝4校は、2校が大学（神戸大学チーム、関西学院大学生）であり、2校が高校生（岡山県立操山高校と龍野高校）でした。

　自然科学部は、日頃の研究の成果の地域への還元を目的として、絶滅危惧種サギソウの無菌培養やキク花弁の組織培養技術の技術講習会や、無菌培養技術を応用した室内インテリア「バイトペットプランツ」の商品の企画を発表しました。

日頃の科学コンテストの研究発表会と異なりかってのわからないビジネスコンテストで、さらに考査直後で準備もままならないままの発表でしたが、努力賞をいただきました。

　表彰式後の交流会では、ビジネスプランコンテスト関係者の県民局や企業の方々には龍野高校のOBも多くおられて発表内容などほめていただきました。

「若手研究者による高校生のためのサイエンスレクチャー」を7月25日・8月29日に開催しました。神戸大学大学院で環境ＤＮＡをもちいて研究を行っている木谷亮太氏を講師に迎えて、生物多様性や環境ＤＮＡを利用した魚類相の調査の実習を行いました。

　7月25日は、生物多様性についてクイズに答えながら学習したあと、環境ＤＮＡについて学びました。講義のあと、実際に環境ＤＮＡの分析につかう水を採水してました。採水場所は校内のスイレン池と揖保川です。また、林田川やため池2カ所についても分析してもらうことにしました。

　8月29日は、採水した水をろ過してＤＮＡを増幅し塩基配列を読み取り種を特定した結果をもとにして解説をしていただきました。校内のスイレン池では目視できるフナとミナミメダカが確認できました。揖保川ではオイカワやカワムツ、ウグイといったよく見かける魚以外にも、夜行性のアカザやギギのような魚も確認できました。アカザは環境省絶滅危惧Ⅱ類に分類されている絶滅危惧種です。このように夜行性の魚類でも検出できる環境ＤＮＡは生息地を採集行為により破壊することなく魚類相を知ることができる驚くべき調査方法といえます。

　今回は自然科学部の生徒以外の生徒にも参加していただきました。このような実験・実習の機会があれば自然科学部に所属していなくても関心のある生徒はぜひ参加してほしいと思います。

8月21日から23日 山形県鶴岡市において 生物系 科学コンテスト「第13回 バイオサミット in 鶴岡」決勝戦が開催された 。　論文審査とオンラインによる口頭発表審査の2回の予選を勝ち抜いた成果発表部門20校と計画発表部門 13校が全国から鶴岡市にあつまり 研究発表を行いました。

自然科学部生物班は「バイオ生徒実験の実用化に向けた手法の確立」の研究テーマで成果発表部門に出場しました。21日は 成果発表部門の研究発表が22日は計画発表部門の研究発表がありました。

23日に 表彰式があり 生物班は上位の各大臣賞には届きませんでしたが審査員特別賞を受賞することができました。

お忙しい中3日間にわたり審査員など務めて頂いた研究者のみなさん、運営学生スタッフのみなさんらのおけげで有意義な経験をさせて頂きました。ありがとうございました。

　8月10日に日本生物教育会全国大会大阪大会がありました。高校生ポスター発表で「ほんまにできるバイオ実験」のテーマでクリーンベンチやオートクレーブをつかわない実験方法について発表を行い、会場でキクの組織培養に20名の先生や生徒のみなさんに挑戦していただきました。

　実験日から6日たちました。気温が十分に高いので、キク花弁を培地に植え付けるときに微生物が混入していたら微生物の集団（コロニー）が形成されます。

　結果は20個の培養容器（ポリ袋）のうち2個にコロニーが確認されました。成功率90％でした。

　今後、コンタミがなければ花弁の表面にニキビのようなカルスが形成される予定です。ただし、気温が高いときなので容器内が高温にならないように注意が必要です。

8月10日　近畿大学東大阪キャンパスで開催された、日本生物教育会全国大会大阪大会で自然科学部生物班がポスター発表を行いました。テーマは「ほんまにできる　バイオ実験」です。昨年開発した微酸性電解水添加培地をもちいたキク花弁の組織培養を生徒実験でも可能なように小型チャック付きポリ袋をつかった方法を紹介しました。この方法によるキク花弁の組織培養（カルス）やサギソウの無菌は種の成果を展示するだけでなく、希望者には実際にその場で、キク花弁を無菌培地に置床していただきました。

　実は先日の高校生バイオサミット1回戦において、同じ実験内容について口頭発表を行いました。そのときに、「実験が成功しているのは、何度も実験をして技術が向上した君たちだからではないか？はじめてこの方法で実験する生徒には無理なのでは？」と質問をされました。

　そこで、今回は研究発表とともにこの実験に興味を持って頂いた、高校の先生や高校生、出版社社員の方々に実際にやって頂きました。2回キクの花弁を無菌培地に置床していただき1回目のビニル袋を龍野高校で、2回目の袋を実験者で管理して頂くことにしました。

　いったいどのような結果が出るのか楽しみです。クリーンベンチ無し、人の出入り（空気のうごき）ありの環境でもはたして無菌操作は可能なのでしょうか。無菌操作の環境としては劣悪なので50％の成功率で合格としたいと思います。

　協力して頂いたみなさんありがとうございました。

8月9日、バイオサミット1回戦の結果発表があった。バイオサミットとは慶應義塾大学先端生命科学研究所が主催する生物系の高校生科学コンテストである。1次審査(論文)を通過し、8月4日にオンラインによる1回戦（口頭発表）が行われた。昨年は1年生のみで挑戦し、僅差で決勝戦進出を逃した。今年こそは決勝戦に進出するつもりで昨年の研究内容をさらに進化させて1回戦に備えた。成果発表部門は上位20チームが決勝に出場できる。

結果、9番目に龍野高校自然科学部の決勝進出が決定した。

決勝戦は8月21日。あまり時間もないが十分な準備をしたい。

　第13回食虫植物国際会議が姫路市民会館において2023年5月26日～28日にかけて開催されました。

　コロナ禍のため、予定よりも3年遅れで日本での開催となりました。日本では2度目で、姫路市での開催となりました。これは播磨地方のため池の周辺に食虫植物の自生地が多いことや、ウツボカズラの栽培品で最長記録でギネスブックにも登録された県立フラワーセンターや手柄山温室植物園などがあり、自生地見学や植物園見学が可能であることなどが要因だったそうです。

　本来であれば「モウセンゴケは菜食家だった？」のテーマで発表予定でしたが、研究を行っていた生徒も卒業し、今回新たにテーマを「兵庫県南部の食虫植物と生物多様性を守る高校生の活動」として、兵庫県下の食虫植物を自生地の写真とともに紹介し、食虫植物が減少する原因について野生動物の増加や、阪神淡路大震災以降のため池改修工事、ブラックバスの駆除とアメリカザリガニの影響について説明しました。さらに私たちの生物多様性保全活動「生物多様性龍高プラン」について発表しました。

　発表は、同時通訳による日本語での発表もできましたが、せっかくの機会なので質疑応答のみ通訳をお願いし、日本語と英語で発表しました。発表後は海外からの聴衆からも質問が数多くあり、発表間の休憩時間が無くなるほどでした。

　国際食虫植物協会（ＩＣＰＮ）の自生地保全担当役員のCarsonTrexler氏からも私たちの保全方法について質問がありました。また、二人の海外からの聴講者からは、高校生が英語で発表を行ったことに対して大変感激したとほめていただきました。

　発表を行った2年生の2人も大変楽しかったようです。その一方で多くの日本人参加者が英語で直接発表者と質疑応答する様子をみて、英語によるコミュニケーション力の必要性について実感していました。　

　各国の研究所や大学の研究者や植物園の職員にまざり、高校生に発表する機会を与えてくれた日本の主催者のみなさん、そして本校英語科のみなさんには、5月考査で忙しい中、英語の発表原稿の修正や発音指導など献身的に協力していただきました。ありがとうございました。

　また、高校生の発表をうなづきながら聞いていただいた国内外の聴衆のみなさんに厚く感謝いたします。

【参考】第13回食虫植物国際会議ＨＰ　プログラム

4月22日たつの市内で昨年末に見つけたコモウセンゴケ類の自生地の調査に行きました。常緑性のコモウセンゴケ類は冬季も地表部に葉があります。しかし休眠するイシモチソウなどは冬季には発見困難です。

調査の結果、コモウセンゴケ類の自生地周辺でイシモチソウを発見できました。さらに3株だけでしたがモウセンゴケもみつけることができました。生育の良いコモウセンゴケはすでに開花がはじまっていました。トウカイコモウセンゴケとイシモチソウも来月中には開花すると思われました。

環境的にはミミカキグサ類3種の自生も予想されましたが、まだ種子が発芽したばかりで小さく見つけることはできませんでした。開花期に再度調査する必要があります。

　また、相生市の休耕田脇で絶滅危惧種のハンゲショウをみつけましたが、こちらは地域住民により移入された株でした。

　3月25日、太子町総合公園柳池で太子町まちづくり課が主催する生物調査に参加しました。

　柳池は、もともと水田に必要な灌漑用のため池でしたが、水田が公園となりため池の水利権も消失しました。その後、公園の一部として整備され、さまざまな活用が試みられています。龍野高校でも、生物多様性の保全に活用できないか自然科学部や課題研究生物多様性班が、「野外実験場」として利用させていただいています。

　生物調査に先立って「汐入川を守る会」より活動報告がありました。河川を清掃管理するだけでなく、子どもたちの自然観察の場となるようにフジバカマを植栽し、旅をする蝶として知られるアサギマダラの飛来させるなどの取り組みが行われています。

　その後、水の抜かれた柳池に入り、生きものを採集し兵庫県立大学の学生による解説がありました。ウシガエルやアカミミガメ、アメリカザリガニなど外来種が多く見られる中、コオイムシやミズカマキリなどの水生昆虫も見つかりました。

　午後からは、「龍野高校柳池野外実験場」でサギソウ共生菌の発芽実験を行いました。この場所はもともとコナラやアベマキ、モウソウチクなど放置林のあった場所です。伐採されて公園整備後に、湧水を利用して人工湿地をつくりました。もともとサギソウの自生していない場所ですが、人工湿地内にサギソウの発芽を促す共生菌がいないか探すことが目的です。もし共生菌があれが、人工湿地内でのサギソウ観察園がつくれるのではないかと考えています。

3月21日たつの市内のサギソウ群落の保全活動を行いました。この場所は地元の自治会によって管理されており、木道が設置されるなど、湿地を傷めるめることなく湿生植物の観察ができます。

　今回の作業は湿地内の大型草本カモノハシを除去することで地表に光が届くようにします。陽生植物のサギソウは光量不足になると開花しにくく、個体数が減少します。そこで例年サギソウが発芽成長する前にカモノハシを刈り取り湿地外に除去しています。

　カモノハシの植生被度の低下した除草処理区では、サギソウだけでなく食虫植物のモウセンゴケやミミカキグサの仲間も個体数を増やしています。

　除草作業後には、サギソウの共生発芽実験の準備をしました。これまでの保全活動で、刈り取りをすることで数年で個体数が急増することがわかりました。しかし日当たりが良くなるだけでは開花率は高くなっても、個体数はあまり増えません。増加するためには分球だけでなく実生による増殖が促進される必要があります。しかし、サギソウの種子は胚乳がないため自然界での発芽率はあまり高くないと言われています。そのため刈り取り作業は光条件の回復だけでなく、発芽率の上昇に効果があることが予測されました。

　そこで2021年度に室内実験で、サギソウの種子は枯れ草を分解するカビの仲間により発芽が促進されていることを確認しました。今回は野外でも同様に腐朽する枯れ草周辺部で発芽しやすいことを確認するための実験観察を実施することにしました。

　この実験結果が予想通りであれば個体数の減少した自生地でも効率よく、遺伝子多様性をたもちながら実生によるサギソウ群落を復元させる技術が確立できます。播種時期などの問題もありますが、夏休み頃にはある程度結果がでるのではないかと思います。

　その後、他のため池に移動してトウカイコモウセンゴケ群落の保全作業を行いました。トウカイコモウセンゴケはモウセンゴケ同様陽生植物ですが、モウセンゴケのような越冬芽をつくりません。そのため春先は凍結や霜により葉は痛んでいます。

　自生地では、トウカイコモウセンゴケを霜から守っていた、コナラ等の落ち葉を取り除き日当たりを回復するとともに、種子が発芽成長しやすいようにしています。

　生徒の一人が湿地内に油膜を発見し、油による湿地の汚染を心配していました。しかし、今回の油膜は環境汚染には影響のない、鉄バクテリアの繁殖によるものです。鉄バクテリアは化学合成細菌の仲間で、水中の鉄イオンを酸化により生じる化学エネルギーを利用して糖を合成し生活しています。そのため、水中には酸化鉄の沈殿が確認できます。もし酸化鉄の沈殿がないようであれが、オイルなどの流失を疑う必要があります。

　ムラサキは古来より染色や薬用植物として利用されてきました。しかし、生活の変化により草原や里山の放置による遷移の進行、シカなど野生動物の増加にともなう食害などにより兵庫県では阪神地区の1か所にしか自生地が残されていません。

　龍野高校では、地域の希少植物の生息域外保全を行っています。栽培されているムラサキはたつの市新宮町産ですが、シカの食害のためか自生地では生育が確認できなくなりました。栽培品は絶滅の前に採種した新宮系統株の子孫になります。長年にわたり栽培することでムラサキの特徴がいろいろと知ることができました。

　ムラサキは多年草ですが、2年目以降は根腐れしやすくなること。種子は発芽抑制物質をもち、播種後2年目の春に多く発芽することなどです。文献によれば流水中に浸すことで発芽抑制物質を除去できるようです。今年は、校内の湧水を利用して、発芽物質を除去できるのか試しています。

　3月5日（日）、光都の先端科学技術支援センターで「令和4年度西播磨地域づくり活動実践交流会（西播磨地域ビジョンフォーラム）」が開催されました。西播磨地域から高校13校、一般団体22団体が参加して、活動事例を発表しました。

　龍野高校からは自然科学部が参加しました。自然科学部では地域の生きものや自然環境の保全活動「生物多様性龍高プラン」を実施しています。今年は、兵庫県花ノジギクが県鳥コウノトリに比較して県民の認知度が低いことを解決するために、「ノジギクを理科教育の教材として活用」が有効と考えて、このテーマについて自然科学部と課題研究Ⅱのノジギク班が取り組みました。その研究ポスターなど展示解説しました。

　ポスターセッションのあと、ステージ発表として佐用高校の地元でつくられる皆田和紙などを活用した自作衣装でのファッションショーや太子高校のコーラスの披露がありました。

　さらに一般の7団体による口頭発表のあと各団体代表者とコメンテーターによるパネルディスカッションが行われました。

　高校生だけの交流にとどまらず、街づくりに取り組むいろいろな団体との交流ができました。ポスターセッションの時間が1時間と短く、対面で十分に話をする時間が取れなかったのが残念です。

　【参考】兵庫県HP　https://web.pref.hyogo.lg.jp/whk01/press/0228visionforum.html

「第20回高校生・高専生科学技術チャレンジ（ＪＳＥＣ2022）」は科学コンテストの世界大会（ＩＳＥＦ）日本代表を決める大会です。参加資格は高校生だけでなく高等専門学校生も参加できます。対象となる研究分野は物理・化学・生物・地学分野以外にもロボット工学・数学・社会科学など多岐にわたります。日本代表を決めるコンテストなので、ＳＳＨ指定校だけでなく、高専、大学の附属高校など有力校が出場しています。

自然科学部生物班では「植物科学部門」に微酸性電解水を活用した「ペットボトルで簡単組織培養」の研究テーマで予選にエントリーしました。結果は佳作（植物科学部門11～13位相当）で最終審査会には出場できませんでしたが、1年生3名のチームでの受賞となりました。

今回の研究のポイントは高価な設備であるオートクレーブやクリーンベンチを使用しないで、花弁の脱分化からカルスを誘導する実験方法の開発です。微酸性電解水により、容器内・培地・植物体・器具を滅菌するため、高温・高圧での滅菌できないペットボトルのような非耐熱性容器を活用できます。

この手法で、市販のスプレーギクや兵庫県花ノジギクの花弁からカルスの誘導に成功しました。

今後は、来年度姫路市で開催予定の「食虫植物国際会議」で発表できるように、「微酸性電解水添加培地を用いた食虫植物の無菌培養」に取り組む予定です。

　2月11日（建国記念日）兵庫県立人と自然の博物館で「共生のひろば発表会」が3年ぶりに現地開催された。

　龍野高校からは、自然科学部生物班が参加した。研究内容は「ペットボトルで簡単組織培養」についてである。従来の組織培養はニンジンの形成層の使い、高価なクリーンベンチやオートクレーブなどの設備が必要であるが、今回開発した方法であれば、キクの花弁（舌状花）を使い、滅菌に微酸性電解水を用いることで簡単に組織培養（脱分化からカルスの形成）を実験することができる。

　これまで、バイオテクノロジーの生徒実験はオートクレーブやクリーンベンチなどの設備の充実した農業高校などであれば可能であるが、普通科高校では実施できなかった。しかし今回開発した実験方法であれば実験が可能となった。さらに、開発した実験方法で兵庫県花ノジギクの花弁でもカルスの誘導が可能であることが確認できた。ノジギクの教材化により、兵庫県花が県民に認知につながると思う。

　発表には参加者の高校生だけでなく、多くの人と自然の博物館の研究員の方々にも発表を聴いていただけた。

　発表会の後には、「標本の遺伝情報をフル活用して生物多様性を守る」と題して中濱直之研究員の講演があった。

　押葉標本の種子の中には発芽能力が残されたものもあり、標本の遺伝子をつかって遺伝子多様性を回復させる試みなど興味深い内容であった。

開会式	研究員による口頭発表

　11月27日に宍粟市市役所で開催された「自然環境講座」で、「生物多様性龍高プラン」：自然科学部と課題研究生物多様性班（ヒシモドキ班・赤とんぼ班・柳池班・ノジギク班）の研究成果のポスターを展示しました。

　自然環境講座では、「宍粟の豊かな自然を守るためにできること」の演題で、西播磨里人倶楽部代表の林幸一朗氏から生態系や生物多様性について解説された後、宍粟市にもみられる外来種の説明や生態系への影響、国内移入種の問題などについて話されました。

　今回は定期考査前で生徒の参加はできませんでしたが、講演会には宍粟市だけでなくたつの市や太子町で自然環境の保全や環境教育にとりくむ団体の代表者なども参加していました。今後の龍野高校の「生物多様性龍高プラン」の活動の中で、今回参加された他団体との連携と協働も考えたいと思いました。

11月23日（祝）に神戸大学百年記念館（六甲ホール）で開催された、「高校生・私の科学研究発表会2022」に生物班が研究発表（口頭発表・ポスター発表）を行いました。発表テーマは「ペットボトルで簡単組織培養」です。従来の方法では高価なオートクレーブ・クリーンベンチが必要な組織培養実験を、微酸性電解水を使用することで授業でも実施可能な実験に改良した研究内容です。

　主催する、兵庫県生物学会の会員や、神戸大学サイエンスショップの先生や学生、他校の高校生や先生方に研究内容を説明し、指導助言をうけることができました。

　今回の発表会には、2年生の課題研究からもノジギク班「兵庫県花ノジギクの理科教育への活用」や数学班「級数で定義された関数は元の関数の性質を満たすのか」、物理班「水力発電の補助電力への利用」が研究発表を行いました。

　このような発表の機会を提供していただき、兵庫県生物学会のみなさん・神戸大学のサイエンスショップの先生方・運営をしていただいた学生のみなさん、ありがとうございました。