東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部

イネのかたちや開花をコントロールしたい

　人類は食料を安定的に生産するために、自分たちに有用な形質をもった植物を選抜、改良してきました。その中でも植物のかたちや開花までの日数は収量に大きな影響を及ぼす形質で、栽培される土地に合ったものをもつ品種の作成、改良がなされてきました。私は、日本の主食であり、世界的にも重要な作物であるイネを研究対象として、そのかたちづくりや開花時期(出穂期)がどのように遺伝的に制御されているのかを研究しています。イネの生長や開花に関わる遺伝子はすでに数多く見つかっていますが、詳細な分子機能は未知のものも多く、機能解析が進んでいるものでも、気温などの外的な環境の変化に応じてそれら遺伝子がどのように関わり合ってイネの生長に影響を与えるのか、未だ不明な点も多いです。そこで、上記の形質に影響を与える遺伝子が壊れた突然変異体などを用いて、イネの生長や開花期を制御する分子遺伝学的メカニズムについて、環境の変化との関連もふまえつつ明らかにしていこうとしています。将来的には、この研究から得られた知見をもとに、遺伝子組換えやゲノム編集技術を用いた遺伝子機能の改変を行うことで、イネのかたちや開花期をコントロールできるようになることを目指しています。

農業形質に関わる巧妙な分子メカニズムを理解する

　担当している学生実験では、イネ科植物の形態観察から、植物組織培養実験や遺伝子発現を時空間的に解析する分子生物学的実験の指導を行っています。研究室では、開花期制御メカニズムの研究を中心に、関連する遺伝子の機能解析に向けた基本的な分子遺伝学的な実験はもちろん、遺伝子組換え体の作成法およびゲノム編集技術について、正しい知識とともに習得してもらえるよう指導を行っています。このような研究活動を通じて、農業形質がどのような遺伝的な制御を受けているのか解明しつつ、生物のもつ精巧な仕組みの面白さを感じてもらえたらと思っています。また、最近では、上記の分子生物学的な手法に加えて、何万もの遺伝子の発現量など、膨大な量のデータを扱う情報科学的な解析手法が研究を進める上で必須になってきています。自分自身まだ勉強中の身ですが、生物学的な知見をベースに分子遺伝学や情報科学的手法を駆使しながら、農学に関連する諸問題の解決に向けて主体的に研究を進められる人材の育成に貢献できるように、日々の教育活動に取り組んでいきます。

植物の葉、種子、果実サイズを制御する

　現在取り組んでいる研究の一つにイネの葉などの器官の数やサイズを制御する遺伝子の研究があります。この遺伝子が機能しなくなると、小さい葉をたくさん作りますが、逆に遺伝子発現量を上昇させた過剰発現体では葉のサイズが大きくなり、かつ、茎や種子など様々な地上部の器官サイズも大きくなることがこれまでの研究でわかりました。この遺伝子はイネ以外の植物にも広く存在し、例えばトマトでは果実を大きくする機能があることも知られています。遺伝子組換え技術やゲノム編集を用いてこの遺伝子の機能を人為的に制御することができれば、様々な作物の器官サイズおよび数を改良できる可能性があります。また、この遺伝子はシトクロムP450という酵素をコードしており、植物体内で生長を制御する何らかの生理活性物質の生合成に関与することが示唆されていますが、その物質は未だにわかっていません。この物質の正体がわかれば、器官サイズと数をコントロールできるような農薬の開発にもつながり、色々な作物の収量やバイオマスを増大させることができるのではないかと考えています。このような遺伝子もしくは生理活性物質の探索、同定、利用に向けた共同研究や産学連携について、もし可能性があればご検討いただければと思います。