(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
種類あるいは濃度の異なる、少なくともキシリトールを含む複数種類の糖および植物からなり、同一種の植物をそれぞれ育成し、収穫した植物を対比して観察するための植物の育成方法を実施する理科実験教材であって、キシリトールとその他の糖を用いてカイワレダイコンをそれぞれ栽培し、得られたカイワレダイコンを食味して辛みを比べて観察する実験を含むことを特徴とする理科実験教材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、育成中あるいは収穫した植物の観察と理科教育等の便宜に寄与する技術に関する。より詳細には本発明は、キシリトールを用いるカイワレダイコンの育成方法を使用する理科実験教材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カイワレダイコンの水耕栽培に関し、ポリスチレン発泡体等のプラスチック発泡体を融着成形して形成した容器本体の栽培室内面に、上記プラスチック発泡体と融着可能なプラスチックの薄膜を一体的に融着した、栽培した作物の根が容器の底に付着する恐れがなく、薬液や病原菌が染み込んだり付着する恐れもなく、常に新鮮な状態で繰り返し使用することができる根がらみ栽培用容器（特許文献１）や、栽培室の底板に透水穴を穿設すると共に、該透水穴の周囲の底板上面に所定高さの立上壁を形成して、栽培液の水位を一定に保ちながら栽培する栽培用容器において、上記透水穴を、かいわれ大根の種子が通過できる程度の大きさに形成したことを特徴とする栽培室内の栽培液を確実かつ安定して保水することが可能な、かいわれ大根の栽培用容器（特許文献２）が開発されている。従来から水耕栽培は研究され普及してきたが、最近は農業用大型水耕栽培施設が多くそのほとんどが生鮮食品の野菜栽培が主である。特許文献３、４の栽培用容器は大量のカイワレダイコンを水耕栽培により得るためのものである。それらは簡単な構造であるため例えば理科教育用のような一般教養教育教材などの用途にも適用できるような変形が期待される。
【０００３】
近時、植物栽培の有用性が再認識され、植物の栽培を通して学習教育を行なうことや治療に役立てようとすることが注目されている。しかし、栽培技術を理科実験に身近に取り込む、あるいは教室等で容易に取組める方法があまり見受けられない。通常、植物を栽培するには植物種に応じて様々な栽培器材を準備する必要がある。従来、植物を栽培する際、必要な器材を個別に買い揃え、調達しているので、その選定、調達に要する時間や経費、労力は決して小さくない。また、栽培の進行に伴い栽培途中に器材を購入する必要が生じることもある。適正な栽培管理を行なうこと及びどのような植物を選定するかも大変重要でありかつ難しい問題である。特に、植物の栽培管理に関する専門的知識を有しない場合、上記のように植物栽培の準備及び管理等に多大な労力を要する。このため、植物の栽培を通して学習教育や治療に役立てようとする場合にも、手間がかかり、困難を伴うことがあった。
【０００４】
一方、植物の栽培において、簡単で安全な方法で植物の生長を適正に抑制する技術が求められている。植物が生長するには種々の栄養素が必要である。例えば、肥料三大要素として窒素、リン、カリが知られている。さらに、ミネラル類として、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓ、Ｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｃｌ、Ｓｉ、Ｎａ等が必要である。これら窒素、リン、カリウム等の栄養成分やミネラル類は元肥や追肥の形で施肥されたり、液体肥料を希釈して土壌灌注あるいは葉面散布で与えられる。またメリクロン苗の生産など植物組織培養においては、培地成分として添加されている。これらの成分は、植物の生長に必要な不可欠のものであるが、ある程度の濃度以上に与えても、植物の生長及び収量の向上にはそれ以上貢献できない。
しかし、農作物の生長を促進し、単位面積当たりの収穫量を増やして増収を図ったり栽培期間を短縮することは農業生産上重要な課題であり、そのために必要な種々の植物生長調節剤が開発利用されている。ジベレリンやオーキシン等に代表される植物生長調節剤は、発芽、発根、伸長、花成り、着果等生育、形態形成反応の調節のために用いられているが、これらの物質の作用は多面的かつ複雑であり、用途が限定されている。このような問題を解決するために、オリゴ糖を用いた葉面散布剤や糖、ミネラル、アミノ酸、海藻抽出物や微生物の発酵エキスを含んだ液状肥料を葉面散布したり、溶液施肥するような技術が知られているが、実用的には効果の点で十分であるとは言えないのが現状である。
また、特許文献３の背景技術に記載されているように、従来の植物生長調節剤は、植物の生長を促進する作用が重要視され、除草剤などを除き植物の生長を抑制する作用を狙ったものではない。しかしながら、定植を控えての苗の貯蔵や観賞用植物の延命などの分野で簡単で安全な方法で植物の生長を適正に抑制する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−８４０２６号公報
【特許文献２】特開平９−５６２８０号公報
【特許文献３】国際公開２００５／１１２６３８号公報
【特許文献４】国際公開２００３／９７８２７号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
理科教育において体験的あるいは実験的に生物を扱うことは、生命を理解しバイオの時代の真の世界を理解することは大変重要である。ところが最近の教材は遺伝子とか蛋白質とかを材料とした実験が中心となっている。この最大の原因は、２１世紀はバイオの世紀である、遺伝子と蛋白質の世紀である。だから遺伝子と蛋白質を用いることが重要であるという教材への歪な開発への取り組みこそが重要だとの考えである。遺伝子や蛋白質を用いる教材は、生物の本質を理解するには必要ではあるが、生物現象を体感することが忘れられる傾向にある。
本発明は、生物現象として個体への単糖の影響ということをとらえて「観察」から、生物の成育や生きているということを実感できることを大きな特徴としている教材を提供することを目的とする。さらに、構造が明確な単糖類を組み合わせることで、生物への影響を分子レベルで認識も持ちながら学習できるという大きな利点を持つ教材を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、同一種の植物を水耕栽培あるいは培地栽培の培地に加える糖の種類あるいは濃度を変えるだけで成長の速度の違いを観察したり、生育した植物の形状、味の違いを観察あるいはテストすることができる植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
栽培器材の調達・準備及び管理等に要する時間や経費、労力の負担、さらには植物選定の困難さを軽減し、糖の種類あるいは濃度を変えて対比した形で、植物の発芽から成長に至る一連の営み、生育を、簡単かつ的確に観察、学習しながら栽培管理することができる、また成長した植物の性状を実験材料にすることができる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
本発明は、糖の種類あるいは濃度を変えて施与する水耕栽培あるいは培地栽培の技術を生かして、比較的長時間にわたり成長過程を意識的に観察できる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
逆の見方からすると植物への影響を教材に用いることが困難であったのは、栽培時間が長いことが課題でもあった。さらに植物は微生物と比較すると、野外の土壌に生育させる観察は、再現性の点や、広い面積を必要とし、天候にも左右されるこれまで扱えない分野であったのである。
この発明は再現性のよい、実験面積も野外の土壌と比較し極めて狭い場所で実施可能であり、身近に生物を観察できる状況の中で行う。そしてこれまで考えもしていなかった、単糖の植物への影響という「最先端の科学技術の成果」を実感できることで、分子レベルとの接点も観察から考察、思考訓練ができるという大きな特徴を有している。
すなわち、糖の種類あるいは濃度を変えた糖を含む養液を充分に浸したスポンジに種を植えることができ、または、該養分を含む培地に種を植えることができ、このスポンジあるいは培地で発芽した植物の生育を観察できる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
より具体的には、本発明は、キシリトールとその他の糖を用いてカイワレダイコンをそれぞれ栽培し、得られたカイワレダイコンを食味して辛みを比べることができる、キシリトールを用いるカイワレダイコンの育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
本発明は、マンノースとその他の糖を用いて植物をそれぞれ栽培し、得られた植物の成長の速度の違いを比べることができる、マンノースを用いる植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、平成20年3月15日に全国スーパーサイエンスハイスクール（SSH)コンソーシアムによる「希少糖をとおしてみる最新のバイオの世界」研修会の後期プログラムにおいて「第一回希少糖甲子園」を開催した時の成果物に基づく。同一種の植物を培地に加える糖の種類あるいは濃度を変えて成長の速度の違い、生育した植物の形状、味の違いを観察した結果、キシリトールの水溶液で栽培したカイワレダイコンがその他の糖のものよりも辛みが強いということ、およびマンノースが植物の生長を抑制するということ、これらをはじめて発見し、その発見に基づき本発明を完成したものである。
【００１０】
本発明は、以下の（１）に記載の理科実験教材である。
（１）種類あるいは濃度の異なる、少なくともキシリトールを含む複数種類の糖および植物からなり、同一種の植物をそれぞれ育成し、収穫した植物を対比して観察するための植物の育成方法を実施する理科実験教材であって、キシリトールとその他の糖を用いてカイワレダイコンをそれぞれ栽培し、得られたカイワレダイコンを食味して辛みを比べて観察する実験を含むことを特徴とする理科実験教材。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生物現象として個体への単糖の影響ということをとらえて「観察」から、生物の成育や生きているということを実感できることを大きな特徴としている教材を提供することができる。さらに、構造が明確な単糖類を組み合わせることで、生物への影響を分子レベルで認識も持ちながら学習できるという大きな利点を持つ教材を提供することができる。
すなわち、本発明によれば、同一種の植物を水耕栽培あるいは培地栽培の培地に加える糖の種類あるいは濃度を変えるだけで成長の速度の違いを観察したり、生育した植物の形状、味の違いを観察あるいはテストすることができる植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる。
栽培器材の調達・準備及び管理等に要する時間や経費、労力の負担、さらには植物選定の困難さを軽減し、糖の種類あるいは濃度を変えて対比した形で、植物の発芽から成長に至る一連の営み、生育を、簡単かつ的確に観察、学習しながら栽培管理することができる、また成長した植物の性状を実験材料にすることができる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる。
本発明によれば、糖の種類あるいは濃度を変えて施与する水耕栽培あるいは培地栽培の技術を生かして、比較的長時間にわたり成長過程を意識的に観察できる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる。
水耕あるいは培地栽培の播種や定植の際、どうしても培地の養液浸透がその後の植物生育に影響を及ぼす。しかし、この発明は始めから、糖の種類あるいは濃度を変えた糖を含む養液を充分に浸したスポンジに種を植えることができ、または、該養分を含む培地に種を植えることができ、このスポンジあるいは培地で発芽した植物の生育を観察できる、植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる
【００１２】
微生物分野における１８世紀の有名な実験はエミールフィッシャーが各種単糖を有機合成し、酵母による発酵現象の有無を観察した。その結果から、微生物の中に存在する酵素は、単糖のOHの構造の微細な違いを認識すると予見し「鍵と鍵穴」の理論を発表した。この有名な古典的微生物の酵母を用いた実験と同一の考察を、植物を用いて行うことができるはもちろんであるが、さらに加えて詳細な生物現象への影響を観察・勉学できることをも意味している。
より具体的には、本発明によれば、キシリトールとその他の糖を用いてカイワレダイコンをそれぞれ栽培し、得られたカイワレダイコンを食味して辛みを比べることができる、キシリトールを用いるカイワレダイコンの育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる。
本発明は、マンノースとその他の糖を用いて植物をそれぞれ栽培し、得られた植物の成長の速度の違いを比べることができる、マンノースを用いる植物の育成方法、およびその方法を使用する理科実験教材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の２回目に行った実験の糖による発芽の違いを説明する図面に代わる写真である。
【図２】実施例２の３回目に行った実験の糖による発芽の違いを説明する図面に代わる写真である。
【図３】実施例２のツバキの花粉（グルコース）の発芽の様子を説明する図面に代わる顕微鏡写真である。
【図４】実施例３の６日目プシコースの特徴的な観察結果を上白糖と対比して説明する図面に代わる写真である。
【図５】実施例３の１３日目プシコースの特徴的な観察結果をフルクトースと対比して説明する図面に代わる写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、「植物」は、植物という用語自体から認識され得るもの、野菜、果実、果樹、穀物、種子、球根、草花、香草（ハーブ）、分類学上の植物等を表すものとする。
本発明において用いたカイワレダイコンを例にとって説明する。
大根の幼苗を暗黒下にて，もやし状に徒長させた後に，明るい場所で葉を緑化させた商品をカイワレと呼び，これは薬味食品として生産されている。カイワレには辛味成分として4−メチルチオ-3-ブテニルイソチオシアネート( 4-methylthio-3-butenyl-isothiocyanate)を含むが、室温において、６０分静置すると半減すると考えられており、分解が早い成分であることが予想される。そのため、辛味成分を保持した状態のカイワレの開発が望まれている。収穫したカイワレに対する食味の官能検査は甘味、酸味、苦味、塩味、旨味、渋味、辛味、えぐ味、コク、キレ、歯応えの項目でなされることが報告されている。
本発明では、カイワレの「辛味」について食味の官能検査を実施した。
【００１５】
本発明で用いるキシリトールは、天然に存在するキシロースに由来する糖アルコールであり、スクロースと同程度の甘味を呈するが、スクロースと比較して代謝されにくい。このため、キシリトールは、臨床的に、例えば、糖尿病および肝疾患患者において、従来のスクロースに代わる低カロリーの甘味料として用いられている。キシリトールはまた、虫歯の原因となりにくいという特徴を有する。このような特徴により、例えば、チューインガム、ソフトドリンク、アイスクリームなどの食品分野での使用が増大している。特に、近年、キシリトールが食品添加物として認可されたことより、食品分野での使用（例えば、低カロリー食品）がより一層期待される。
【００１６】
キシリトールは、キシロースを原料として、化学的または生化学的な方法により得られる（例えば、P. NigamおよびD. Singh、Process Biochem., 30(2):117-124 (1995)を参照のこと）。キシリトールの化学的な生産方法として、例えば、ニッケル触媒の存在下、高圧水素によってキシロースを水素化する方法が知られている。キシリトールの生化学的な生産方法において、種々の微生物（例えば、酵母、細菌、および菌類）が用いられる。そのような微生物として、例えば、以下のようなものが知られている：Candida pelliculosa（Kitpreechavanich, V.ら、Biotech. Lett. 6:651-656(1984)）、Candida tropicalis（Gong, C.S., Biotechnol. Lett., 3(3):130-135(1983)；Hirotsu, H.ら、Botechnol. Bioeng., 40:1085-1091(1992)）、Candida guillermondii（Meyrial.V.ら、Biotechnol. Lett., 13:281-286 (1991)）などの酵母；Enetrobacter liquifaciens（Yoshitake, J.ら、Agri. Biol. Chem., 40:1493-1503(1976)）Mycobacterium smegmatis（Izumori, K.およびTuzaki, K.、J. Ferment. Technol., 66:33-36(1988)）などの細菌；およびPetromyces albertensis（Dahiya, J.S.、Can. J. Microbiol., 37:14-18(1991)）などの菌類。
【００１７】
本発明で用いるマンノースについて説明する。自然界に多量に存在する単糖は、Ｄ−グルコース、Ｄ−フルクトース、Ｄ−ガラクトース、Ｄ−マンノース、Ｄ−リボース、Ｄ−キシロース、Ｌ−アラビノースの７種類あり、マンノースはこの７種類に含まれる。それ以外の単糖は、自然界における存在量が少なく希少糖に分類することができる（特許文献４）。また、糖アルコールは単糖を還元してできるが、自然界にはＤ−ソルビトールおよびＤ−マンニトールが比較的多いが、それ以外のものは量的には少ないので、これらも本発明に従う希少糖と定義される。これらの希少糖は、これまで入手が困難であったが、自然界に多量に存在する単糖から希少糖を生産する方法が開発されつつあり、その技術を利用して製造することができる。
最も有名なキシリトールは、未利用資源の木質から生産できるＤ−キシロースを還元することで容易に生産できる。希少糖のうち、現在大量生産ができている。
【００１８】
希少糖のうち、現在大量生産ができているＤ−プシコースという希少糖について説明する。プシコースは、単糖類の中で、ケトン基を持つ六炭糖の一つである。このプシコースには光学異性体としてD体とL体とが有ることが知られている。ここで、Ｄ−プシコースは既知物質であるが自然界に希にしか存在しないので、国際希少糖学会の定義によれば「希少糖」と定義されている。Ｄ−プシコースは、ケトースに分類されるプシコースのD体であり六炭糖（C6H12O6）である。このようなＤ−プシコースは、自然界から抽出されたもの、化学的またはバイオ的な合成法により合成されたもの等を含めて、どのような手段により入手してもよい。比較的容易には、例えば、エピメラーゼを用いた手法（例えば、特許文献２参照）により調製されたものでもよい。得られたＤ−プシコース液は、必要により、例えば、除蛋白、脱色、脱塩などの方法で精製され、濃縮してシラップ状のＤ−プシコース製品を採取することができ、更に、カラムクロマトグラフィーで分画、精製することにより99％以上の高純度の標品も容易に得ることができる。このようなＤ−プシコースは単糖としてそのまま利用できるほか、必要に応じて各種の誘導体として用いることも期待される。
【００１９】
本実施形態にかかるカイワレ大根の製造工程例を説明する。先ず原水として水道水、地下水などを用意し、この水から使用水を作成する。水道水は水道法による水質基準に適合した飲用適の水を指しており、本実施形態では水道水をストレーナで濾過したものを用いる。
【００２０】
一方、粉体肥料を用いて溶解工程により液肥原液とし、この液肥原液に使用水及び必要に応じて地下水を加えて希釈液肥を作製する。栽培容器は前記使用水もしくは地下水を用いて洗浄殺菌工程により前処理する。他に播種用のウレタンと梱包用のポット及びフィルムを用意する。
【００２１】
上記希釈液肥として、たとえば水１容と液肥原液３容の割合の希釈液肥を用いる。具体的に希釈液肥を作製する例として、使用水を用いる場合には、調整の目安として水２０リットルに対して水耕肥料１号を３０グラム、水耕肥料２号を２０グラム配合することによって好ましい結果が得られる。また、水の給水量が少ないとき及び地下水の水量に応じて該地下水を適宜に添加しても良い。
【００２２】
本発明によるカイワレ大根の栽培は、先ず種子を用意し、芽出しを良くするため前記使用水中に種子を６〜８時間程度浸漬する。具体例として、種子の０．８リットルを８リットルの使用水中に７時間浸す。この種子を使用水から引き上げて水洗いしてから水切りを行い、発芽室で１晩寝かす。
【００２３】
次に２日目、前記ウレタンと使用水を利用して発芽した種子を播種し、使用水の散水と適量の希釈液肥を与えながら日の当たらない場所で栽培を行い、３日目では日当たりの良い室内で室温を管理しながら使用水の散水と希釈液肥を施して緑化を行う。さらに２日〜３日後収穫する。
【００２４】
上記種子を浸漬する使用水として、キシリトールの水溶液を用いることができる。上記栽培水と液肥にキシリトール水溶液を加える場合、各種濃度（0.005〜0.5 M）のキシリトール水溶液を用意しそれらに加え、水耕で育苗する。
【００２５】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は実施例によってなんら限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
かいわれ大根と糖の関係 
［目的］
糖は動物にとってエネルギー源である。植物は光合成によって糖をつくるが、光合成を行っていない段階の発芽・成長に糖が影響を及ぼすかどうかに関する関係を観察する。
［実験方法］
（１）用いた糖（濃度：０．２モル／L）
下記の８種類糖を用いた。
D-グルコース    Sigma市販試薬
D-フルクトース  Sigma市販試薬
D-マンノース    Sigma市販試薬
D-プシコース    Ｄ−フルクトースから生産
キシリトール    Sigma市販試薬
トレハロース    林原製品
スクロース      Sigma市販試薬
デンプン       和光純薬市販試薬
【００２７】
（２）行った実験
糖を用いたかいわれ大根の育成と観察
１回目 純水に浸水させ、種蒔時に糖の水溶液を与える
２回目 糖の水溶液に浸水させ、種蒔時にも糖の水溶液を与える
３回目 純水と糖水溶液とに浸水させ、種蒔時に糖の水溶液を与える
【００２８】
［結果と考察］
かいわれ大根の成長については、与える糖によってあきらかな違いがみられ、マンノースとプシコースが発芽した数が少なく、発芽してもそこからはあまり成長はしなかった。
２回目に行った実験でも、やはりマンノースとプシコースは発芽せず、キシリトール、フラクトース、グルコース、トレハロースは水に比べてあまり成長しなかった。２回目に行った実験の糖による発芽の違いを図１に示す。１回目および２回目に行った実験の糖による発芽と成長の違いを表１に示す。
【００２９】
【表１】
0005415792.tif 000002
【００３０】
観察で理解できることは、マンノースとプシコースが発芽と成長を明らかに抑制している。この結果から学習できることは、同じ分子量の単糖であっても植物に与える影響は全くことなることである。
【００３１】
D-マンノースとD-グルコースの構造式を比較してみると、化１に示すように炭素２に結合する OH の位置が反対側になっているだけである。分子量も元素の数も全く同じである。このわずかな結合の違いが生物に対して、全く異なる反応として現れていることを示している。
【化１】
0005415792.tif 000003
【００３２】
またD-プシコースとD-フラクトースとについて比較してみると、これもD-マンノースとD-グルコースの場合と同様に同じ分子量で同じ原子の数であるが全く異なる作用を示している。しかしこの二つの構造の違いは、化２に示すように炭素の３番目の OH の結合の方向がことなる。
【化２】
0005415792.tif 000004
【００３３】
すなわち、炭素に結合するこれらの二つの糖による比較によって植物は糖の炭素２のOH の位置も、炭素３のOHの位置の違いも敏感に見分けて反応しているということが学習できる。
【００３４】
そして、成長したかいわれ大根を食べてみる。はっきりとした味の差が生じ、キシリトールがとても辛くなっていることが理解できる。キシリトールは人には甘くて虫歯にいい甘味料として広く利用されている。それを植物はどのように反応するかが理解できる。発芽や成長には影響はほとんど見られない。しかし味が辛くなっていることは、キシリトールのカイワレ大根への影響は、辛みを増すという物質として作用していることが理解できる。
【実施例２】
【００３５】
〔糖の違いによる花粉管の伸長について〕
［目的］
植物の成長に対する糖の影響を調べることを目的として本実験を行った。植物の種子には発芽のための養分が備わっており，成長の影響を調べることは困難であると考えた。そこで，成長のための養分をほとんど持っていないと考えられる花粉を材料に，糖を添加した寒天培地で花粉を培養し，花粉管の伸長の違いを調べる実験を試みた。
［実験方法］
（１）用いた糖
スクロース、グルコース、フルクトース、キシリトール、マンノース、プシコースの６種類を用いた。
スクロース   Sigma市販試薬
D-グルコース    Sigma市販試薬
D-フルクトース  Sigma市販試薬
キシリトール    Sigma市販試薬
D-マンノース    Sigma市販試薬
D-プシコース    D-フルクトースから生産
【００３６】
（２）花粉管の培養
使用した花粉は，ツバキ，スギ，コデマリ，ユリ，ガーベラを用いた※。それぞれの花粉は，デシケータ中で１日乾燥させた。各糖の濃度が８％になるように調整した寒天培地に，それぞれの花粉が均一になるように表面に散布した。その後，それぞれの培地で一定時間放置した。（室温は約15℃）
※コデマリ、ユリ、ガーベラは花屋で購入したものを使用した。
（３）花粉管の伸長の調べ方
一定時間ごとにそれぞれの培地の一部を取り出して，発芽率や花粉管の伸び具合を顕微鏡で観察した。  
【００３７】
［結果と考察］
ツバキとコデマリについては、24時間以内での発芽がみられた。特にツバキについては、花粉散布後３時間以内に発芽がみられるものもあった。スクロース、グルコース、フルクトースについては、発芽率・花粉管の伸長ともによかったが、マンノース、プシコースについては、ほとんど発芽しなかった。ツバキの花粉（グルコース）の発芽の様子を説明する顕微鏡写真を図３に示す。
ツバキとコデマリにおいて花粉管の伸長がみられたのは、花粉管の伸長は温度の影響を受けやすく、これらの花の開花時期と一致しているからだと考えられる。
【００３８】
結果を表２にまとめた。この結果はカイワレ大根の場合と同様に、Ｄ−マンノースとＤ−プシコースとが抑制効果を示している。このことは前述のように、単糖の微妙な構造の違いを植物は認識することを理解できる。
【００３９】
【表２】
0005415792.tif 000005
【実施例３】
【００４０】
〔糖類の切り花の寿命への影響について  −チューリップと糖−〕
［目的］
切り花が砂糖水を使うことによって寿命が延びるという知見に基づき、糖の種類による寿命の違いについての研究を行った。
［実験方法］
糖類の水溶液濃度を１％に設定し、チューリップの切り花の寿命を比較する実験を行った。
個体による差異をなくすために、それぞれ3本ずつ実験を行った。
スクロース、キシリトール、トレハロース、Ｄ−マンノース、Ｄ−プシコース、Ｄ−フルクトース、Ｄ−グルコース、上白糖、水道水を用いた。
スクロース      Sigma市販試薬
キシリトール    Sigma市販試薬
トレハロース    林原製品
D-マンノース    Sigma市販試薬
D-プシコース   Ｄ−フルクトースから生産
D-フルクトース  Sigma市販試薬
D-グルコース    Sigma市販試薬
上白糖          市販品
結果は、花びらの様子を観察することで比較した。
【００４１】
［結果と考察］
（１）結果
１）寿命を延ばす作用
フルクトース＞グルコース＞上白糖＞スクロース＞トレハロース＞キシリトール＞マンノース＞水道水＞プシコース
２）特徴的な観察結果
６日目
プシコースは他とは比べ物にならないくらい開花が早かった。６日目プシコースの特徴的な観察結果を上白糖と対比して図４に示した。
１３日目
プシコースは花びらがまだ色鮮やかなまま散った。
花びらの付け根は鋭くち切れた感じ。
おしべの成長は見られない。
１３日目プシコースの特徴的な観察結果をフルクトースと対比して図五に示した。
図５に参考例として示したフルクトース（１６日目）で明らかなように、
プシコース以外は、しおれるまで花びらはちぎれず、おしべが成熟した。
（２）考察
１）フルクトース・グルコースが花の寿命を延ばす作用最大。
開花促進の実用性を考えるなら上白糖がベストである。
（市販品は、主成分がグルコースで、抗菌剤などが混合されている）
２）特異な開花・散り方をしたこと、水道水よりも寿命が短かったことなどから、プシコース（ケト−スの２２Ｄ構造）が、植物の開花、散花、成長に対して、特異な作用をしていると考えられる。
【実施例４】
【００４２】
水耕栽培キット
(a)植物の種：かいわれ大根の種
(b)スポンジ：1個の大きさは6.5×6.5×H8mm。６枚
(c)糖：スクロース、グルコース、フルクトース、キシリトール、マンノース
プシコースの６種類  
(通常は、糖類の水溶液濃度を１％にして用いた。)
(d)実験の具体的手順（説明書としてキットに添付する。）
（１）1日目  タネを水に吸わせる。
水の入ったコップにタネを入れ、６〜８時間おく。
時間が経つとタネが水を吸って大きくふくらんでくる。
（２）２日目  タネをまく。
1) 濃度１％の糖類の水溶液を調製する。
2)スポンジを糖類の水溶液にひたし、その中でぎゅっとにぎってからはなす。糖類の水溶液をたっぷり吸ったスポンジをそのまま皿の上におく。
3)コップの中のタネを茶こしか、キッチンペーパーをしいたザルに入れ、水をきる。タネをスプーンですくい、スポンジの上に重ならないようにおく。タネまきの後は、直接日の光が当たらないところにおく。
次の日には白い根が出てくる。
（３）３〜５日目  糖類の水溶液を添加する。
毎日朝と夕方の１日２回、たっぷり糖類の水溶液を添加する。カイワレダイコンの根がスポンジの中に入るまではきり吹きで、根が入ったらコップで糖類の水溶液を添加する。
芽が出てすぐのカイワレダイコンはうすい黄色。だんだん色が変わってくる。
（４）６日目  日に当てる。
カイワレダイコンが４〜５ｃｍくらいの長さになったら（糖の種類によっては成長しないものもある。）、糖類の水溶液をたっぷりあげて日の当たる明るいところにおく。
半日から１日おくと、葉がひらいて、濃い緑色になる。
（５）７日目  食べて味覚を確認する。
キッチンばさみなどを使って根もとを切る。かるくあらって、食べ比べる。
カイワレダイコンは同じように成長したかどうか確認する。自分で育てたカイワレダイコン、どんな味がするか比べる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
理科教育において体験的あるいは実験的に生物を扱うことは、生命を理解しバイオの時代の真の世界を理解することは大変重要である。ところが最近の教材は遺伝子とか蛋白質とかを材料とした実験が中心となっている。この最大の原因は、２１世紀はバイオの世紀である、遺伝子と蛋白質の世紀である。だから遺伝子と蛋白質を用いることが重要であるという教材への歪な開発への取り組みこそが重要だとの考えである。遺伝子や蛋白質を用いる教材は、生物の本質を理解するには必要ではあるが、生物現象を体感することが忘れられる傾向にある。
【００４４】
本発明での教材は、生物現象として個体への単糖の影響ということをとらえて「観察」から、生物の成育や生きているということを実感できることを大きな特徴としている。さらに、構造が明確な単糖類を組み合わせることで、生物への影響を分子レベルで認識も持ちながら学習できるという大きな利点を持っている。
【００４５】
これまで植物を適切な教材として用いることができなかった背景として、野外での栽培を行うと天候の影響を受けることが大きく再現性のよい教材として用いるのは様々な困難があったこと。これらの教材は植物を栽培して収穫するという長期の体験は重要な手段であり必要であるが、再現性よくさらに明確な定量的な観察と考察にはほとんど不可能であった。これらの問題点を解決した、植物を用いた教材が本発明の特徴である。
よって、学習教育への導入も円滑に行われ、理科教育及び環境教育の教材として使用するのにも好適である。植物栽培に疎い人でも手軽に親しむことができる。
さらに期待できることは、このような教材は単なる学習のための器具という利用価値ばかりではなく、この単純な教材を利用して研究開発の基盤的「現象の開発」が可能であるということも重要な特徴である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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