令和２年度 バイテク情報普及会科学教育⼤賞優秀賞事業「⾼校間連携による植物・微⽣物の DNA 分析とバイテクに関する⽣徒研究の地域推進」
実施報告書
令和３（２０２１）年４⽉
⼤阪府⽴園芸⾼等学校 バイオサイエンス科 教諭 ⻄村秀洋
１．はじめに「⽣きる⼒」の育成、主体的な学びの実現のために探究活動の振興が図られてきた。探究的な学びを主体とした科⽬「課題研究」は、農業科、⼯業科等の実業科において平成１１年の学習指導要領改訂から、理科、理数科においては平成２０年改訂から設けられた。また、科学部等の課外活動における探究活動についても平成１４年度からスタートしたスーパーサイエンスハイスクール研究指定校事業（以下 SSH）においても積極的に取り扱われてきた。しかし、この探究活動、特に理化学分野に展開においては、実験機材や指導者の確保などが喫緊の課題となっている。
⼤阪府⽴園芸⾼等学校（以下園芸⾼校）を含む農業⾼校では古くからプロジェクト活動等を通じて探究的な学びに取り組み成果をあげてきた。また園芸⾼校では、昭和３１年に設置された農芸科学科（現バイオサイエンス科）の⾷品分析技術を中⼼に理化学機器を活⽤できる⼈材の育成に取り組み、今⽇のバイオテクノロジー分野に関する積極的な探究活動を展開するに⾄っている。平成２４年から５年間、実業⾼校として初の SSH 指定校の１校として教育研究実績を上げることができた。
現在、⼤阪府は成⻑産業振興室ライフサイエンス産業課を中⼼に、バイオ産業の振興が図られている。そこで、園芸⾼校が保有し運⽤する産業教育⽬的の理化学機器を活⽤し、⼤阪府近隣の⾼等学校を対象に「課題研究」と「課外活動」におけるバイテクと DNA 分析に関する⽣徒探究活動を⽀援する事業を計画し実施した。
２．連携先⾼等学校と研究課題およびサポート⽣徒について本事業への参加の呼びかけは、府⽴⾼校の SSH 指定校および経験校から構成される「⼤阪府サイエンススクールネットワーク」、中学・⾼校⽣の⼤阪市内での探究活動発表会を主催する「IBL ユースカンファレンス実⾏委員会（事務局：蒲⽣諒太⽒）」を通じて各関係校に⾏った。園芸⾼校近隣の科学部活動に取り組む⾼等学校には直接案内を送付した。
応募された 9 件の研究計画から本事業で実施可能な５校６件の研究課題を連携事業として選出した。連携事業とした研究課題を表１に⽰した。また、本事業に参加し、各実験の実施サポートにあたった園芸⾼校⽣徒８名とその研究課題を表２に⽰した。

表１．連携した高等学校と研究グループおよびそのテーマ（申し込み順）
連携番号123456

連携校名

研究生徒グループ

研究テーマ

所在地

参加生徒数

○支援を必要とする実験技術

２年探究活動抗菌班「植物の抽出物の微生物への影響を調べる」

大阪府立高津高等学校

３名（M1,F2）○培養技術（培地調整、クリーンベンチ無菌操作）

大阪市天王寺区

化学部「環境D N Aを用いたバラタナゴの分布調査」

７名（M3,F4)○DNA分析（抽出、プライマー設計、PCR、電気泳動）「岸和田高校に残る標本の正体を探る」

大阪府立岸和田高等学校

生物部

大阪府岸和田市６名（M5,F1）

雲雀丘学園高等学校

科学部「ヨモギや薬草の抗菌力」

兵庫県宝塚市４名（M４）○培養技術（培地調整、クリーンベンチ内無菌操作）

アート＆サイエンス「テンペ菌類縁菌の形態およびD N A塩基配列比較」

コース○顕微鏡観察（光学・走査電子）、DNA分析（抽出、４名（M2,F2)

PCR、シーケンシング、バイオインフォマティックス）ルネサンス大阪高等学校
大阪市北区

大阪学園大阪高等学校

科学部

大阪市東淀川区

３名（M３）○DNA分析（抽出、PCR、電気泳動、シーケンシング、バイオインフォマティックス）「ムギツクの種特異的調査」○DNA分析（プライマー設計、PCR、シーケンシング、バイオインフォマティックス）表２．園芸高校から各連携先グループの実験にサポート参加したバイオ研究部生徒一覧
実験分野

培養実験

DNA分析

学年

本人が取り組む研究活動のテーマ

氏名３年○活用している実験スキル
コケの大量増殖に関する研究高橋美乃○植物体殺菌、培地調整、無菌操作

３年

アミノ酸、ビタミン類が酵母細胞ストレス耐性におよぼす影響

清水美里○培地調整、無菌操作、顕微鏡操作

３年

カビのデンプン資化によるアルコール発酵現象

南田絵美子○培地調整、無菌操作３年

新規アミラーゼ発酵カビの探索

為本紫央○培地調整、無菌操作

２年

イチゴの大量増殖豊川愛里○植物体殺菌、培地調整、無菌操作

３年分離したカビのDNA分析による分類的地位の推定

山本くるみ○DNA抽出、PCR、電気泳動、ダイレクトシーケンシング

２年

環境DNAに関する研究

森田柚月○DNA抽出、PCR、電気泳動、ダイレクトシーケンシング

２年

分析用DNA簡易抽出技術の開発

梶師一留薫○DNA抽出、PCR、電気泳動、ダイレクトシーケンシング

３．各校研究活動実施過程
各校研究活動について培養技術を中核とした実験を 9 ⽉から、DNA 分析実験を 11 ⽉から⽇程調整の上、実施した。なお、新型コロナウイルス感染症緊急事態宣⾔による⼤阪府教育委員会からの部活動等の対外活動制限指⽰により、再調整を全期間にわたって⾏った。
⼤阪府⽴⾼津⾼等学校探究活動抗菌班の実施経過を表３に、実験の様⼦を写真１に⽰した。３回⽬の実施については、新型コロナ感染対策による府教育委員会からの部活動交流試
合等制限指⽰により培養結果の平板培地を⾼津⾼校に搬⼊し実施した。１回⽬、２回⽬について園芸⾼校バイオ研究部培養分野の⽣徒が参加し、実験⼿技のアドバイスに当たった。
表３．大阪府立高津高等学校（連携番号１）の研究テーマ「植物の抽出物の微生物への影響を調べる」の実施経過
実験回 実施日

内容

1

9⽉20⽇ 培地調整、ヒト皮膚常在菌の分離培養

210⽉18⽇ 培地調整、菌液塗抹、抗菌候補植物材料調整

310⽉25⽇ 観察、記録

備考

於高津高校

写真１．⼤阪府⽴⾼津⾼等学校探究活動抗菌班の実験の様⼦
雲雀丘学園⾼等学校科学部の実施経過を表４に、実験の様⼦を写真２に⽰した。３回⽬の実施については教育委員会からの部活動交流試合等制限により、平板培地を雲雀丘学園科学部顧問に渡し雲雀丘学園で実施した。１回⽬、２回⽬について園芸⾼校バイオ研究部培養分野の⽣徒が参加し、実験⼿技のアドバイスに当たった。
表４．雲雀丘学園高等学校科学部の研究テーマ「ヨモギや薬草の抗菌力」の実施経過
実験回 実施日内容

19⽉27⽇ 普通寒天培地調整、土壌細菌分離操作

2

10⽉18⽇ 植物体破砕、土壌菌体塗抹、抗菌性試験開始

3

10⽉27⽇ 結果観察、片付け

写真２．雲雀丘学園⾼等学校科学部の実験の様⼦

備考

雲雀丘学園で実施

ルネサンス⼤阪⾼等学校探究活動の実施経過を表５に、実験の様⼦を写真３に⽰した。各回に園芸⾼校バイオ研究部培養実験分野と DNA 分析実験分野の⽣徒が参加し、実験⼿技のアドバイスに当たった。
表５．ルネサンス大阪高等学校探究活動の研究テーマ「「テンペ菌類縁菌の形態およびD N A塩基配列⽐較」の実施経過
実験回 実施日内容

備考

SEM観察準備（標本固定）、実体顕微鏡観察撮影、

1

10⽉17⽇2

10⽉18⽇ SEM観察、3

11⽉14⽇ PCR反応液調整、電気泳動

4

11⽉15⽇ PCR⽣⽣物の精製、蛍光標識反応液の調整

5

11⽉22⽇DNA抽出

シーケンサー操作、バイオインフォマティックスの基礎（NCBIサイトの使い方）

写真３．ルネサンス⼤阪⾼等学校の実験の様⼦
⼤阪府⽴⾼津⾼等学校化学部の実施経過を表６に、実験の様⼦を写真４に⽰した。この連携活動については、専⾨性が⾼く、事前準備が必要であったため第１回は、同校に本担当者が出向き事前に講義形式で必要な学習活動に取り組んだ。２回⽬以降５回⽬まで園芸⾼校
バイオ研究部 DNA 分析分野の⽣徒が参加し、実験⼿技のアドバイスに当たった。
表６．大阪府立高津高等学校（連携番号２）の研究テーマ「環境D N Aを用いたバラタナゴの分布調査」の実施経過
実験回 実施日内容

1

10⽉11⽇ PCR実験⼯程、プライマー設計法の講義

2

11⽉15⽇3

12⽉19⽇ アガロースゲル電気泳動、PCR反応液再調整

4

12⽉20⽇ アガロースゲル電気泳動、増幅バンドの確認

5

12⽉27⽇ PCRプロダクト蛍光標識とシーケンサー操作

DNA抽出・精製、PCR反応液液調整、サーマルサイ
クラー設定

備考
於高津高校

写真４．⼤阪府⽴⾼津⾼等学校化学部の実験の様⼦
⼤阪府⽴岸和⽥⾼等学校⽣物部の実施経過を表７に、実験の様⼦を写真５に⽰した。実施に際して園芸⾼校バイオ研究部 DNA 分析実験分野の⽣徒が参加し、実験⼿技のアドバイスに当たった。
表７．大阪府立岸和田高等学校の研究テーマ「岸和田高校に残る標本の正体を探る」の実施経過
実験回 実施日
1

11⽉14⽇

211⽉15⽇

内容

備考

DNA抽出、PCR反応液調整、サーマルサイクラー設
定
アガロースゲル電気泳動、DNAバンド評価法、実験
計画再検討

写真５．⼤阪府⽴岸和⽥⾼等学校⽣物部の実験の様⼦
⼤阪学園⼤阪⾼等学校科学部の実施経過を表８に、実験の様⼦を写真６に⽰した。この連携活動については、専⾨性が⾼く、事前準備が必要であったため第１回は、同校に本担当者が出向き事前に講義形式で必要な学習活動に取り組んだ。計画時点では、1 ⽉中の実施であったが、緊急事態宣⾔による府教委の部活動制限により予定を変更し３⽉に実施した。
表８．大阪学園大阪高等学校の研究課題「ムギツクの種特異的調査」の実施経過
実験回 実施日

内容

1

10⽉9⽇ プライマー設計法の講義

2

3⽉22⽇

3

3⽉24⽇

43⽉29⽇ シーケンス分析結果確認、NCBI利用法

DNA抽出液濃度測定、PCR反応液調整、サーマルサ
イクラー設定アガロースゲル電気泳動、塩基配列蛍光標識、シーケンサー操作

写真６．⼤阪学園⼤阪⾼等学校⽣物部の実験の様⼦

備考
於大阪高校

４．各探究活動の研究成果
各連携により得られた研究成果について各校の学校内外の発表会への参加状況と得られた評価を表９に⽰した。また、参加各校の研究指導教員からの本事業についての評価コメン
トを表１０に⽰した。各校とも、昨年度内に積極的に学校内外での発表会に参加するとともに、実施時期が 3 ⽉にずれ込んだ⼤阪⾼校も次年度での発表会に積極的に参加する計画であることが確かめられた。
表９．連携事業で各校が取り組んだ研究の学校内外の発表会への令和２年度中の参加状況と令和３年度での発表予定
連携校・グループ

令和２（２０２０）年度内

研究テーマ

令和３（２０２１）年度予定

第94回日本細菌学会総会 中・高校生研究セッ

府立高津高等学校探究活動抗菌班「植物の抽出物の微生物への影響を調べる」

ション、日本細菌学会主催、開催時期：3月24日

校内「生徒研究発表会」開催時期：4月28日（火）〜25日（木） 優秀表彰
「東アジア高校生環境フォーラム2021オンライン

府立高津高等学校化学部「環境D N Aを用いたバラタナゴの分布調査」（府立高津高校、富田林高校、韓国のイリ高校・ 「大阪府生徒研究発表会（10月）」主催：大阪府
イリ女子高校、台湾の台南女子高級中学の5校、参 教育委員会 他
加生徒80名）」主催：当校 開催時期：2月25日
校内「第17回文理課題研究発表会」主催：当校

府立岸和田高等学校生物部

開催時期：1月30日「岸和田高校に残る標本の正体を探る」

校外「日本水産学会春季大会高校生ポスター発表未定の部」主催：日本水産学会 開催時期3月28日
雲雀丘学園高等学校科学部「第５回IBLユースカンファレンス」主催：IBL「ヨモギや薬草の抗菌力」

ユースカンファレンス事務局 開催時期3月

ルネサンス大阪高等学校

日本陸水学会近畿支部会第32回研究発表会

日本菌学会（第65回）熊本大会にエントリー検討「テンペ菌類縁菌の形態およびD N A塩基配列比較」

開催時期：２月28日 高校生研究奨励賞受賞

中未定

2021年10月 大阪府学生科学賞

大阪学園大阪高等学校

なし「ムギツクの種特異的調査」

2021年11月 環境DNA学会
2021年12月 サイエンスキャッスル

表１０．連携事業で各校が取り組んだ生徒研究の指導教員から寄せられた本事業評価コメント
連携校・グループ
指導教員名

評価コメント
一般の高校では用意することがかなわない実験設備を使わせていただき、また先生方と生徒の皆さ

府立高津高等学校探究活動抗菌班
理科（生物）教諭 青山正己 先生

んに技術面のご指導をいただくことで、細菌の培養を利用した実験を充実させることができました。この経験は1度きりで終わるものでなく、私たちの学校に戻ってからも実験道具などを工夫することでさらに実験を続けることができ、新年度の学年での研究にも生かすことができるのがなによりの成果となりました。
普段あつかったことのないDNAに関する実験の機会を与えていただいたこと、丁寧な実験指導を

府立高津高等学校化学部
理科（化学）教諭 藤村直哉 先生

行っていただいたことに深く感謝しております。この経験をもとに、新しい実験器具や装置を購入し、本校でも遺伝子の実験を始めることができました。環境DNAの実験を始めましたが、実験操作のの経験も不十分で、これからも遺伝子に関する実験についての指導、特に、環境からのDNAの抽出法であるとか、遺伝子配列の決定であるとか、ご指導、ご援助をお願いしたいです。

府立岸和田高等学校生物部
理科教諭 阪口巨基 先生

バイオテクノロジーについて基本的なことから丁寧に教えていただける機会をもらえて大変ありがたかったです。設備が整っていない学校の生徒には貴重な経験となりました。次年度もこういった機会があればありがたいです。
通常の高校では、走査型電顕像やシークエンス解析を行うことは無理です。何らかの予算を取得したら外注することは可能ですが、結果だけは得られても途中経過は解らず終いです。そこに貴プロ

ルネサンス大阪高等学校

グラムが持つ真価を感じました。あれだけ行動な内容をまさか自分の生徒らが付いて行けるとは思

教育デザイン室長 竹内準一 先生

いませんでした。口では自分の経験からはどんなに行動な技術とて、クギを金槌で打つのと大差ないと言い続けてきたものの実際、体得して貰えたと思います。それが、これからの人生で未知な世界へ踏み出す際の勇気となるに違いないと大感謝です。
これまで大学との共同研究で進めていましたが、新型コロナの影響でストップしました。そのような中、園芸高校からのお誘いで研究内容を進めることができ、大変有意義な研究結果を得ることが学校法人大阪学園大阪高等学校
科学探究部顧問 谷脇鉄平 先生できました。
園芸高校並びにバイテク情報普及会におかれましては、ご支援いただきましたこと心から感謝申し上げます。

園芸⾼校から事業参加し、各校実験のスキル指導に当たった⽣徒各⾃の研究活動の令和２年度の発表実績について表１１に⽰した。特に、本事業で調達した試薬等資材を活⽤した実験が⾏われた２年⽣３名の３研究については、3 ⽉ 27 ⽇実施の第５回 IBL ユースカンフ
ァレンスにおいて本事業により⽀援を受けた研究として発表した。
表11．園芸高校から各連携先グループのサポートの当たったバイオ研究部生徒の令和２年度内の発表実績
連携先高校学年・氏名研究テーマ（略称）３年・高橋美乃
コケの大量増殖大阪府立高津高等学校

令和２年度中の校外研究発表実績
日本植物学会第８４回大会高校生研究ポスター発表 9月21日
令和２年度専門高等学校生徒研究文 優良賞 11月7日
大阪府学生科学賞 優秀大阪府教育委員会賞 11月24日

３年・清水美里

日本菌学会第６４回大会高校生発表会 6月20日

酵母細胞のストレス耐性

日本植物学会第８４回大会高校生研究ポスター発表 9月21日

３年・南田絵美子

日本菌学会第６４回大会高校生発表会 6月20日

カビによるアルコール発酵

日本植物学会第８４回大会高校生研究ポスター発表 9月21日
日本菌学会第６４回大会高校生発表会 6月20日

・雲雀丘学園３年・為本紫央日本植物学会第８４回大会高校生研究ポスター発表 9月21日

高等学校

新規アミラーゼ発酵カビ

令和２年度専門高等学校生徒研究文 優秀賞 11月7日
大阪府学生科学賞 優秀大阪府教育委員会賞 11月24日
日本植物学会第８４回大会高校生研究ポスター発表 9月21日

２年・豊川愛里

大阪府生徒研究発表会（大阪サイエンスデイ） 11月18日

イチゴの大量増殖奈良女子大学サイエンスコロキウム奨励賞 12月26日
第５回IBLユースカンファレンス 金賞認定 3月27日※

大阪府立高津高等学校
・３年・山本くるみ
カビのDNA分析

大阪府立岸和田高等学校
・大阪学園大阪

大阪府生徒研究発表会（大阪サイエンスデイ） 11月18日
２年・森田柚月

第７２回大阪府高等学校生物研究会＜研究発表＞ 11月23日

環境DNA分析

奈良女子大学サイエンスコロキウム奨励賞 12月26日
第５回IBLユースカンファレンス 金賞認定 3月27日※高等学校
・ルネサンス大阪高等学校

日本菌学会第６４回大会高校生発表会 6月20日

２年・梶師一留薫
DNA抽出技術大阪府生徒研究発表会（大阪サイエンスデイ） 11月18日
奈良女子大学サイエンスコロキウム奨励賞 12月26日
第５回IBLユースカンファレンス 金賞認定 3月27日※※：高校生科学教育大賞事業関連実施研究として発表

５．事業成果と今後の展望
バイテク情報普及会⾼校⽣科学教育⼤賞優秀賞受賞事業として実施された「⾼校間連携による植物・微⽣物の DNA 分析とバイテクに関する⽣徒研究の地域推進」において、⼤阪府内４校５研究グループおよび兵庫県内１校１研究グループ、計６研究と連携関係を構築した。連携各校の６研究は、令和２年 9 ⽉から令和３年 3 ⽉までに⼤阪府⽴園芸⾼等学校バイオサイエンス科付帯実験実習施設を⽤い実施した。
６研究のうち、実施レベルが⾼等学校の理科⽔準を⼤幅に超える DNA 分析関連２件は各校で事前の実験原理とプライマー設計法等について実験準備指導を⾏った。また２件は、緊急事態宣⾔等への対応として実験結果の観察計測を各校へ資材持ち込み実施するとともに 1 件は実施時期を２ヶ⽉調整し、年度末である 3 ⽉に実施した。

各研究は、3 ⽉実施となった１校１件を除き、令和２年度中に各校内および学術団体等主催の⾼校⽣研究発表会において発表された。また、3 ⽉実施となった１校 1 件についても令和３年度での発表計画が⽴てられている。⼤阪府⽴園芸⾼等学校から連携各研究の実
験⼿技指導補助等にあたったバイオサイエンス科⽣徒８名も各⾃が活発な研究発表に取り組み、特に２年⽣３名は本事業で調達した実験試薬等資材を活⽤した研究を進め、3 ⽉には外部発表をおこなった。
各研究実施後、５件の研究について各校の研究指導担当者から本事業の評価コメントを得た。いずれの指導者からも⼤阪府⽴園芸⾼等学校の産業教育⽤施設設備の有効活⽤を図った本事業について積極的な評価が得られるとともに、継続的な事業実施の期待が複数寄せられた。
本事業の実施体制として複数の研究グループの同時受け⼊れとなった今回、３年⽣の部活の引退時期である 9 ⽉以降に本校バイオ研究部３年⽣の事業参加が必要であった。実施
後、彼らから実際的な勉強になった旨の感想が寄せられているがやはり⼀定⽔準を越えて実験準備に当たり実験指導補助を務めることのできる⽣徒を確保するために実施時期や実施規模等については検討を重ねる必要がある。なお今回の実施でボランティア精神とホスピタビリティ精神に満ちた彼らには改めて各校から寄せられている感謝の声を伝えたい。
なお、本報告書では詳細を割愛しているが各校参加⽣徒に実施途中と実施後にアンケートを実施した。その中で実験施設の有⽤性に触れられていたが、実験ノートへの記録や実験計画の検討、複数名で実験に当たる際の役割分担やコミュニケーションについて、その重要性を感じた旨の感想を複数の⽣徒から得ることができた。これは、科学教育における重要性が施設設備だけではないことを⽰している。すなわち、本質的な科学リテラシー育成や主体的な学習姿勢育成の可能性が、実業系専⾨⾼校の教育メソッドである実験実習を主とした学習形態とこれに基づく探究的活動にあることを⽰していると思われる。
６．謝辞
今回の⼤阪府⽴園芸⾼等学校を中核とした⾼校間連携事業の実現に、ご⽀援いただいた
⼤阪府教育委員会、IBL ユースカンファレンス事務局ならびに園芸⾼校と参加各校の関係者の皆様に、⼼より御礼申し上げます。