ニュース2009年12⽉25⽇JAXA宇宙教育センター

JAXA宇宙ステーション教育的科学実験の実施について－平成22年2⽉5⽇より実験希望校の募集を開始予定です－

JAXA宇宙教育センターでは、JAXA宇宙ステーション教育的科学実験と題して、宇宙に⾏った種⼦と地上の種⼦、そして理化学研究所の協⼒により、地上で放射線を照射した種⼦の3種類を育てる教育プログラムの希望校を近く全国より募集いたします。
詳しくは、以下の内容をご覧ください。
公募開始は、来年2⽉5⽇を予定しております。
たくさんのご応募お待ちしております。

I.JAXA宇宙ステーション教育的科学実験（JAXASpaceStationEducationalExperiments）
II.JAXA第1回宇宙種⼦実験（アサガオ／ミヤコグサ）（JAXA"SeedsinSpace"I）a.JAXA第1回宇宙種⼦実験（アサガオ）
宇宙に⽣まれた、世界で⼀つだけの“変化アサガオ”、〜あなたも咲かせてみませんか〜

b.JAXA第1回宇宙種⼦実験（ミヤコグサ）“地球温暖化、環境破壊、⾷糧問題を救うミヤコグサ”
宇宙と地球、植物と微⽣物の共⽣体(根粒)、-地中の成⻑、⽬で⾒てみませんか〜同時に、あなたが第⼀線研究に役⽴ってみませんか〜

1.JAXA宇宙植物種⼦フライト履歴

2008年3⽉11⽇（⽇本時間）
ISSへ打上げ(⼟井隆雄宇宙⾶⾏⼠と共に）（1J/A）
期間中、"きぼう"船内保管室にて保管（室温、1気圧）
2008年12⽉1⽇（⽇本時間）
地上へ回収（ULF2）
2009年3⽉
NASAからJAXAに返却

▲「宇宙と⽣命」を学ぶ教育ミッションで運んだサンプルと⼟井宇宙⾶⾏⼠の記念撮影（2008/03/19⾶⾏9⽇⽬）▲「宇宙と⽣命」を学ぶ教育ミッションで運んだサンプルと⼟井宇宙⾶⾏⼠の記念撮影（2008/03/21⾶⾏11⽇⽬）

2.応募の条件、スケジュールおよび配布種⼦希望等
JAXA第1回宇宙種⼦実験への応募規定

学校、もしくは学校に準ずる公の組織、機関に所属し、特定の児童、⽣徒を直接、責任を持って指導、監督できる⽅（幼稚園、保育園、⼩学校、中学校、⾼校の教員、もしくはそれに準ずる⽅）
但し、ミヤコグサに関しては、その種⽪が堅く、播種前にサンドペーパーを使って種⽪に傷をつけ、吸⽔させるなど細かい作業を⾏う必要があります。よって、こちらの試料を扱う実験については、参加する⽣徒さんの対象を⼩学校4年⽣以上とさせて頂きます。

なお、種⼦をお渡しする前に、「試料提供同意書」※の事前提出をお願いすることとなります。
（※:内容等については、2010年2⽉5⽇の公募開始時に詳細を掲載する予定です）

公募スケジュール

2010年2⽉5⽇公募受付の開始
2010年3⽉下旬公募の締め切り
2010年4⽉中参加学校へ種⼦を送付

種⼦の⼩分けアサガオ:
地上対照、宇宙フライト、地上照射群のそれぞれ10粒ずつを1セット（1⼝）とします。
ミヤコグサ:
地上対照、宇宙フライト、地上照射群のそれぞれ20粒ずつを1セット（1⼝）とします。
（詳しくは、4.植物種⼦サンプルをご参照ください）

希望する配布種⼦数の連絡の仕⽅

例:
アサガオ■セット、ミヤコグサ■セットを希望、実験参加⽣徒数■名■に希望数、■に予定数をそれぞれ記⼊してJAXA宇宙教育センターへご送付いただきます。※（※:2010年2⽉5⽇の公募開始時に詳しく掲載する予定です）

3.学校での栽培観察スケジュール

2010年02⽉05⽇〜2010年03⽉下旬
募集内容を検討し、応募いただく。
2010年04⽉
JAXAより、種⼦の到着。

2010年春2010年3⽉末までにJAXA宇宙教育センターウェブサイト（JAXA・HP）上に掲載される各々の栽培法に従い、栽培実験を開始する。
以後１年半後まで、栽培観察レポートを作成して⾏く（任意）。
1ヶ⽉毎に、各群の最も平均的な試料、及び最も変化した試料の写真とそれに関する評価コメントをつけてJAXA・HPに各学校ごとに載せる（必須）。
JAXAはその試料の写真、コメントに対する専⾨委員会メンバーからの識別、判断、追加コメントなどを合わせてJAXA・HPに掲載する。
（JAXA・HPに参加校全てのデータが時系列的に持ち寄られる）
2010年秋
種⼦の収穫（翌年の栽培に回さない、余りの種⼦はJAXA宇宙教育センターへ送付）
2010年秋〜2011年春「JAXA第2回宇宙種⼦実験」を実施する際の植物種の希望とその理由に関する応募に参加する（任意）。
2011年春
昨年収穫した種⼦から第2世代の栽培実験を開始。
⼀年⽬の栽培時と同様の作業を⾏う。（劣性ホモ変異体の表現形質を探す）（詳しくは、6.JAXA宇宙種⼦実験の考え⽅（科学的コンセプト）をご参照ください）
1ヶ⽉毎に、各群の最も平均的な試料、及び最も変化した試料の写真とそれに関する評価ｺﾒﾝﾄをつけてJAXA・HPに各⾃載せる（必須）。
2011年秋
種⼦の収穫（以後、栽培実験に供さない種⼦はJAXA宇宙教育ｾﾝﾀｰへ送付）（参加校共通して⾏う教育実験は終了）
2011年冬
栽培観察のレポートをJAXA宇宙教育センターへ提出（任意）:JAXAが検討評価して表彰する。
2011年冬〜

特に変異体の可能性のある株と専⾨家によって判断された種⼦はJAXAを介して専⾨家の詳細な実験検討が⾏われる予定。
2012年
本教育的科学実験の最終結果報告がJAXA・HPに掲載される。

4.植物種⼦サンプル

宇宙フライト群:
実験群（宇宙放射線の低線量⻑期被曝）地上対照群:
ネガティブ・コントロール（放射線被曝がほとんどない）
地上照射群※:
ポジティブ・コントロール（宇宙放射線の⼀種を⾼線量短時間被曝）（※：理化学研究所サイクロトロンを使って重粒⼦線を放射線育種実験のレベルにて照射）－アサガオ品種:ムラサキ宇宙フライト:2,000粒
地上対照 :2,000粒
地上照射 :2,000粒－ミヤコグサ品種:ミヤコジマ
宇宙フライト:6,000粒
地上対照 :6,000粒
地上照射 :6,000粒
本実験では、宇宙放射線の植物種⼦に及ぼす影響を科学的に調べることを⽬的とする。
実際に宇宙フライトさせた試料群が、今回の実験群となる。
⽣物学研究では、特定の変数や因⼦などに注⽬し、その変化によって⽣じる効果を明らかにする場合、選択された変数、因⼦以外の条件については本実験と同様な実験（対照実験）を⾏い、⽐較の基準作りを⾏う。
この試料群を対照群（もしくはコントロール）と呼ぶ。
⽣物学分野では、"対照なくして実験なし"の⾔葉があるように、どれほど適切、正確な対照実験が⾏われたかどうかによりその科学的価値のレベルが定まる。
本実験では、地上に保存しておいた種⼦試料がこれに相当する。（地上対照群:ネガティブ・コントロール）
さらに、作⽤因⼦が最⼤限影響を及ぼした例を具体的に明らかにする⽬的で、別途⼈為的に特定因⼦を極限まで作⽤させた試料群を調製する場合もある。
これは、ポジティブ・コントロールと呼ばれる。

5.理化学研究所のサイクロトロン－RIビームファクトリー（世界最強の加速器）－

理研の次世代施設RIビームファクトリー(RIBF)では世界で最もバラエティーに富んだ放射性同位元素（ラジオアイソトープ、以下RI）をビームとして発⽣することができます。
ビーム強度が⼤きいだけでなく、全元素にわたって種類やエネルギーを⾃由に選べる強みがあります。
つまりRIBFはこれまで⼈類が⼿にしたことのなかった道具です。
そこからは、原⼦核の正体を明らかにする可能性を秘めた新たな原⼦核モデルを構築したり、宇宙における元素の起源を実験室で探るなどの原⼦核物理学の研究が可能になります。
さらにRIビームファクトリーのもつ⾃由⾃在にRIを⽣産できる能⼒によって、さまざまな新しい応⽤研究の発展が期待されます。

RIBFの加速器（上写真左から順に）
1.理研リングサイクロトロン（RRC）
2.超伝導リングサイクロトロン（SRC）
3.中間段リングサイクロトロン（IRC）
4.理研重イオン線型加速器（RILAC）
5.固定加速器波数型リングサイクロトロン（fRC）

6.JAXA宇宙種⼦実験の考え⽅（科学的コンセプト）

これまで数⼗年前に遡って、NASAやカナダ宇宙庁(CSA)などが中⼼となり、数百万以上の学⽣、⽣徒らが参加した同様の"SeedsinSpace"実験が何回も植物の品を代えてくり返し実施されている。
それら植物の種⼦から⼀世代、栽培した試料の観察による結果、宇宙フライト群、地上対照群の両者のグループ間において科学的に有意な違いはこれまでいずれの例においても認められていない(詳しくは、参考資料1"宇宙種⼦ミッションの過去例"をご参照ください)。
その主な理由として、i)植物の種⼦は、放射線、時間、温度、乾燥など様々な環境因⼦に対し極めて⾼い耐性を有する。
ii)有性⽣殖を⾏う植物は、遺伝⼦を１対（⼆倍体）、またはその整数倍（多倍体）を持っている。
そのため⼀つの遺伝⼦に突然変異が⽣じても、その対となる染⾊体内の対⽴遺伝⼦には変異はなく、⽣じる変異は劣性形質であることが多いため、この劣性形質はまだ表現形質にならない。
表現形質として現れてくるのは、変異が対⽴遺伝⼦の双⽅にもたらされた個体が⽣じた時であり、変異が⼀つの遺伝⼦に⼊ってすぐという訳ではない。などが考えられる。
よって、今回のJAXA実験では、それぞれ1対の染⾊体を持つ⼆倍体の植物、ミヤコグサ、アサガオを試料として⽤い、栽培1代⽬の植物体を⾃家受粉※させて種⼦を収穫し、それをまた次の季節に蒔き2代⽬まで栽培し、形質の違いを観察によって調べることとした。
（※:他家受粉（交雑）する植物の場合、継代を続けても劣性形質は表に出てこない）
これは数千に及ぶそれぞれの種⼦を元に、特別の技術、経験、施設の必要なしに⽇本全国の学校、学⽣、⽣徒、児童、園児さんたちが共同して育てた観察データを持ち寄り集め、⼤きな⼀つの実験にまとめ上げることにより、⼤⼈たち専⾨家による研究と同質、サイエンスとして意味のある実験へ⾃ずと成⽴させること、それに参加体験できることを⽬的とする。
さらに、今回本実験に参加するジュニアサイエンティストのすべて⼀⼈⼀⼈を学問的、科学的にサポートするた
め、植物の放射線育種、アサガオ、ミヤコグサそれぞれの研究分野におけるわが国が誇る第⼀線の研究者の先⽣⽅からご協⼒、ご指導を仰げることとなった。
これはそれぞれ研究に⽇々まい進されている先⽣⽅の全くのご厚意によるものである。
（詳しくは、9.JAXA第1回宇宙種⼦実験専⾨委員会メンバーをご参照ください）
具体的には、本実験は⾃家受粉する植物の継代を⾏うので、2世代⽬以降に染⾊体上の特定の対⽴遺伝⼦双⽅に同じ変異が⼊った個体の得られる可能性が出てくる。
これを観察するという⼿法で、DNAの抽出、分析等、特別専⾨的な実験、研究をしなくても、形となって現れた形質（表現形質）の違いから、いわゆる劣性ホモの変異体を⾒つけることができる。
ある特定の正常な遺伝⼦をA、その対となる遺伝⼦に変異の⼊ったものをaと表す。
AaxAa（⾃家受粉）→AA,Aa,aA,aa(劣性ホモ)
結果、宇宙フライト群、及び地上照射群には地上対照と⽐べてどの位の頻度の上昇で変異体が⾒つけられるのか、あるいはその変異はどのようなものか調べられる。
ジュニアサイエンティストさんらが2世代に渡る栽培実験を⾏った結果、遺伝⼦の変異により形質が変化した可能性のある植物個体については、さらに専⾨家による精密な調査実験を実施し、分⼦レベルでの知⾒を含む成果が明らかにされる予定である。
最終的な結果はまだ栽培も始めてない現在、何も確約できるものではないが、⼀⾔蛇⾜ながら予め申し上げるのは、もしそのような特別、貴重な個体が⾒出された場合においても、本JAXA実験への貢献はその変異個体を上⼿に育て⾒つけた特定の個⼈、グループへひとえに帰されると⾔うことではなく、参加したすべての学校、ご指導願った先⽣⽅、ジュニアサイエンティストさん全員で勝ち取った共有努⼒の果実です。

アサガオは今⽇、⽇本⼈にとてもなじみ深い植物ですが、その起源は千数百年ほどさかのぼり、中国から⽇本に薬草として渡来したものがルーツと⾔われています。
それから⻑い⽉⽇をかけて花をめでる植物として育まれ、現在では⽇本において改良された代表的な園芸植物の⼀つにまでなっています。
江⼾時代には突然変異による奇葉・奇花のアサガオ（変化朝顔）を楽しむ⼀⼤ブームが起こりました。
当時、このようなアサガオを専⾨に扱った「朝顔図譜」という書物が刊⾏されたくらいで、中には現在では⾒ることのできない様々なアサガオも描かれていました。
この頃に作られた変化朝顔の多くは、幸いにも代から代へ多くの⼈々の尽⼒に⽀えられ、九州⼤学仁⽥坂研究室やアサガオ愛好家の元、現代にまで受け継がれています。
今回栽培していただくアサガオの種⼦には、国際宇宙ステーション（ISS）内で⼀定期間保管した種⼦のグループ（宇宙フライト群）、その間、地上にて保管した種⼦のグループ（地上対照群）、および地上対照群の⼀部に重粒⼦線を放射線育種の場合の適正量レベルで、⼈為的に照射した種⼦グループ（地上放射線照射群）があります。
これらのアサガオ種⼦を⽤いて春から栽培を始め、秋には種⼦を収穫し、さらに翌年その種⼦から2世代⽬を育ててみれば、遺伝⼦の変異した様々な変異体を個々の姿形の特徴から⾒つけられるかもしれません。
それは世界でたった⼀つの変異体であるかもしれませんし、たとえば、現在では失われた、⻩⾊い花のアサガオが江⼾時代の朝顔図譜の中に珍しい種類として記されていますが、このようなアサガオも⾒つかるかもしれません。
とりわけ、ISS内に保管された種⼦や地上で重粒⼦線を照射した種⼦から栽培、継代した⼦孫に変異が⾒られた場
合、それらは具体的に宇宙育種、あるいは放射線育種による品種として将来選定、確⽴される可能性があります。
⽇本各地、北から南まで、参加される旨、⼿を挙げられた学校の先⽣⽅やたくさんの⽣徒さんたちに、今回楽しく慈しみながら栽培、観察していただき、皆さん⼀⼈⼀⼈のご協⼒が結集されることで、科学の⾒地からみても⼗分有効かつ⽇本列島を股にかけるほど⼤きな、⼀つの共同実験としてまとめられるものとなります。
この取り組みへの参加を通して、宇宙と地球の環境の違い、中でも宇宙放射線の存在やその性質、⽣物や電⼦機器などに与える影響を正しく学び、宇宙や地球、⽣き物について改めて学ぶことから、私たちを取り巻く環境へのさらなる関⼼や興味を寄せるきっかけ作りに役⽴てられることを願うものです。
⽬標は⼤きなものですが、普通のアサガオの栽培法ですので、⼼をこめていただければ幼稚園、保育園の園児さんたちからでも加われます。
このプロジェクトを通して、サイエンスの世界を体験し、あるいは、すぐではなくてもいずれその意味の理解につながっていくことでしょう。
まずは⼼おきなく宇宙へ⾏った種⼦を⼿元にし、"その種⼦を介して宇宙へ⾃分の⼿でタッチする"、それからスタートされますことをご提案するものです。

7.江⼾変化朝顔

アサガオは奈良時代に薬草として中国から渡来したといわれますが、⽇本では花を楽しむ園芸植物として栽培されるようになりました。
江⼾時代には、⾃然突然変異によって⽣まれた珍しい花を⼤切に育てた変化朝顔と呼ばれるアサガオが流⾏しました。
この頃に作られた変化朝顔の多くは、九州⼤学と愛好家などの努⼒により現代に受け継がれています。

7.1.変化朝顔の変異遺伝⼦（）内の⽂字はこれまで知られている変異遺伝⼦の略号で、形質を英語で表したものから2〜3⽂字を選んでいます。
たとえば、feはfeathered（⽇本名:獅⼦）の略で、葉にしわがあり花びらが裂けるのが特徴です。
dpはduplicated（⽇本名:牡丹）の略で、花の中につぼみを幾重にももちます。
これら2つの変異遺伝⼦をもつと、写真のような獅⼦咲牡丹となります。
各遺伝⼦に関する詳細は、九州⼤学理学部⽣物学教室アサガオホームページ
http://mg.biology.kyushu-u.ac.jp/をご覧下さい。

7.2.現存しない変化朝顔（江⼾時代の画集より）

奇葉・奇花を楽しむ変化朝顔ブームの中で、アサガオを専⾨に扱った朝顔図譜が刊⾏されました。
その中には、現在では⾒ることのできない様々なアサガオが描かれています。

▲あさがお叢（1817）

▲三都⼀朝（1854）▲朝顔三⼗六花撰（1854）

本実験では、マメ科のモデル植物であるミヤコグサを⽤います。
基本的な⽬的として、宇宙フライトと地上に置いたものとの違いを探すことによって、宇宙環境、特にその中の宇宙放射線が植物の種⼦にどのような影響を及ぼすのか、変異の出現を指標にして調べることはアサガオの実験と全く同⼀です。
宇宙放射線の理解を通して、いかに地球が私たち⽣き物にとって有り難い、護られた環境であるのかという点について根本的な理解の進むことが期待されます。
加えて本実験では、普段は気に留めずまた⽬にすることも⼀般的には限られていたかもしれない植物の“根”についても着⽬、観察し、さらにその中に棲む特殊な⽣物やその根の性質に関する実験が第2世代の成⻑過程期に実施推奨される予定です。
マメ科植物は他の⼀般的な植物と異なり、窒素肥料が乏しい、痩せた⼟地でも⼗分育つ特徴を持っています。
それは、マメ科植物が空中の窒素を植物体に取り込める能⼒を持つからであり、具体的にはその根に植物とバクテリアの共⽣体（根粒）を持つことによってもたらされています。
この根粒にはバクテリアの⼀種である"根粒菌"が含まれ、植物体とバクテリア双⽅は互いに必要とするものを相⼿に渡すことによって相⼿を⽣かし、相⼿からまた⽣かされるという⽣活を営んでいます。
これはまさに"共⽣"という⽣態を⽰すもので、本実験に参加することにより、⽣物界における共⽣の持つ意味を、根粒や根粒菌を実験観察する過程を通し学べることとなります。

さらに、ミヤコグサを実験試料とすることから、窒素肥料（⼈⼯肥料）の発明による⼈類への恩恵（20世紀の⼈⼝増加を⽀えてくれた役割）、⼀⽅で今⽇その使いすぎによって起こる弊害、⾷糧問題を含む地球の窒素サイクルの様相等を学べる、⽣きた教材を⼿にされることとなります。
さらに今後ミヤコグサと根粒菌の基礎研究の進歩、発展に伴ってもたらされることが期待される、⽯油など化⽯燃料の消費の抑制、地球温暖化の進展の阻⽌効果（CO2、N2Oガス発⽣の抑制）、⾷糧問題に対する技術⾰新等、この植物を育てられるみなさんすべての教室でこれらの課題の学習、理解の機会が得られます。
また別な重要点を以下追記します。ミヤコグサをみなさんたちご⾃⾝で育て種⼦の収穫をお願いするものですが、その時、根の⽅に根粒が⼗分育っていた場合、着払いでJAXAへの送付を依頼します。
それを専⾨家の先⽣たちに調べて頂ければ、⽇本各地のミヤコグサ対応の根粒菌に遺伝⼦上の違いがあるのか否か初めて詳細に明らかになる道が開けます。
⽇本全国の皆さんが⼀つになって共に⾏うミヤコグサ教育的科学実験が副産物をもたらし、それが第１線研究の進歩に⼤いに役⽴つことになるかもしれません。
将来、皆さんから送って頂いた根粒菌が世界中の科学者に研究利⽤されるように⼤公開!!、きっと、なるぞ!、です。

9.JAXA第1回宇宙種⼦実験専⾨委員会メンバー
9.１.「JAXA第1回宇宙種⼦実験（アサガオ）」専⾨委員会(1)理化学研究所仁科加速器研究センター⽣物照射チーム
阿部知⼦（植物育種、重粒⼦線照射の専⾨家）(2)理化学研究所仁科加速器研究センター⽣物照射チーム
林依⼦（植物育種、重粒⼦線照射の専⾨家）(3)九州⼤学⼤学院理学研究院⽣物科学部⾨染⾊体機能学研究室
仁⽥坂英⼆（変化アサガオの中核研究機関:NationalBioresourceProject「アサガオ」代表）(4)筑波⼤学遺伝⼦実験センター⼤学院⽣命環境科学研究科、教育研究科（兼）⽣命環境学群、⽣物学類
⼩野道之（アサガオ・光周性花成の専⾨家:NationalBioresourceProject「アサガオ」運営委員⻑）9.2.「JAXA第1回宇宙種⼦実験（ミヤコグサ）」専⾨委員会(1)理化学研究所仁科加速器研究センター⽣物照射チーム
阿部知⼦（植物育種、重粒⼦線照射の専⾨家）(2)理化学研究所仁科加速器研究センター⽣物照射チーム
林依⼦（植物育種、重粒⼦線照射の専⾨家）(3)農業⽣物資源研究所
林誠（ミヤコグサ植物体と⼟壌微⽣物の共⽣に関する専⾨家）(4)⽇本⼤学⽣物資源科学部応⽤⽣物科学科⽣体分⼦学研究室
⻘⽊俊夫（ミヤコグサの変異に関する専⾨家）(5)明治⼤学農学部植物病理学研究室
市⽥裕之（根粒、根粒菌の専⾨家）（参考資料）宇宙種⼦ミッションの過去例（参考資料）宇宙種⼦ミッションの過去例

関連リンク
理研あさがお倶楽部（理化学研究所）
九州⼤学理学部⽣物学教室アサガオホームページ