植物の限りない可能性を探求し、持続可能な社会を創ります

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研究(Science & Technology)

私達は、植物を食材として消費しているだけでなく、衣料や建築物の材料としたり、さらに、植物成分を燃料や医薬品などの原料として利用しています。地球上には約30万種の植物が知られており、寒冷地や乾燥地など極限環境下で生育する植物もあります。多様な植物はそれぞれ多様な遺伝子や多様な代謝物を持っており、その中には未知の有用遺伝子や有用代謝物が残されています。私達は、多様な植物および植物に付随する多様な微生物がもつ能力を遺伝子・代謝物・細胞・個体レベルで明らかにし、そして、その能力を有効利用する技術や栽培法を開発して持続可能な社会を拓くことを目的に研究を行っています。

 

研究の特色

植物バイオサイエンス課程には9つの研究グループがあり、植物や微生物の能力を分子生物学的に解明する基礎研究から、それらの能力を利用した革新的な技術開発を行う応用研究まで、幅広い研究を展開しています。

遺伝子組換え・ゲノム編集といったバイオテクノロジー、ゲノム解析・メタボロミクス(代謝物一斉分析)・バイオイメージングなどの最新手法、そしてバイオインフォマティクス(生物情報学)に強いのが特色です。
もちろんフィールドや植物工場での植物栽培は得意です。

一般企業、各省庁の研究機関、各都道府県の研究機関、そして、海外の大学などとの共同研究も盛んに行っています。

 

研究テーマ(研究タイトルをクリックすると研究内容に移動します)

▶️ スマートセルインダストリー・バイオ燃料

▶️ 寄生雑草防除法の開発

▶️ 遺伝子発現制御メカニズム

▶️ 栄養価を高めたナスの分子育種

▶️ 栄養素輸送体(トランスポーター)の制御機構

▶️ 細胞分裂のライブイメージング

▶️ 細胞内温度のイメージング

▶️ 細胞の力学応答機構

▶️ 光合成変換エンジン効率化計画と光合成産物ハイウェイ計画

▶️ バイオビッグデータサイエンス

▶️ 植物の環境記憶メカニズム

▶️ 生殖隔離メカニズム

▶️ 循環型農業技術の開発

▶️ ウイルス感染植物の発病機構

▶️ 植物のストレス応答

▶️ 植物工場

▶️ 機能性成分

 

各研究テーマの内容

スマートセルインダストリー・バイオ燃料

化石資源に依存しない社会のために、植物の潜在力を利用する技術を開発しています。具体的には、高度に機能がデザインされ、機能の発現が制御された生物細胞(スマートセル)による有用物質生産や、高機能組換え植物組織培養によるビタミンD3高効率生産技術の開発、ワックスエステル高含有ユーグレナを開発です。

(細胞代謝機能学グループHP研究内容へ)

寄生雑草の防除法の開発

HIV・マラリアとならぶアフリカの課題である寄生雑草の問題を解決するために、寄生雑草発芽メカニズムの生化学的な理解、ターゲットとする代謝経路の決定と代謝酵素の同定・機能解析、酵素阻害剤のスクリーニングと化学構造の最適化を行っています。

(細胞代謝機能学グループHP研究内容へ)

遺伝子発現制御メカニズム

近年の研究により、RNAは転写からタンパク質合成、タンパク質輸送までの遺伝子発現のほぼ全ての段階に関与する機能性分子であることが明らかになってきました。私達は、RNAの転写レベルでの制御機構(転写型遺伝子サイレンシングと呼ばれています)や、細胞内で機能性分子として働く低分子RNA(マイクロRNA)の生成・機能を包括的に理解することを目的に研究を行っています。

(植物分子育種学グループHP研究内容へ)

栄養価を高めたナスの分子育種

リコピンやβカロテンといった健康に良いカロテノイドを実に蓄積するナスを遺伝子組み換え技術により作ろうと考えています。ナスは私たち日本人にとって馴染みの深い野菜で古くから食されており、様々な料理法があります。しかし、残念ながらナスにはこれといった栄養がありません。もし、トマトに多く含まれるリコピンやニンジンに多く含まれるカロテン(カロチン)を含むナスが出来れば、栄養価が高まると期待できます。

(植物分子育種学グループHP研究内容へ)

栄養素輸送体(トランスポーター)の制御機構

世界の耕作地の大部分は栄養欠乏や有害元素蓄積などの問題を抱えています。私たちは栄養利用効率の高い作物や有害元素の吸収を低減した作物の作出に向けて、分子生物学・細胞生物学的手法を駆使した研究を進めています。特に栄養素(ミネラル)の膜輸送を担うトランスポーターについて、細胞内で適材適所に配置されるメカニズムや環境に応答して量が調節されるメカニズムの解明を進めています。

(植物栽培生理学グループHP研究内容へ)

細胞分裂のライブイメージング

ライブセルイメージングとは、緑色や赤色などの蛍光タンパク質を使って、生きた細胞内の様々なタンパク質の動きや働きをリアルタイムで追跡できる画期的な手法です。基礎研究から創薬、安全性試験に至る幅広い分野で注目を集めており、このライブセルイメージングの手法を用いて細胞が生きたままの状態で薬や食品成分の働きを評価しています。

(応用分子生物学グループHP研究内容へ)

細胞内温度のイメージング

温度は生物にとって最も重要な物理量であり、細胞の働きも、環境温度の変化によって大きな影響を受けます。また、吸熱や発熱を伴うさまざまな化学反応は、細胞内の温度を局所的に変化させる可能性があります。私たちは、細胞内の温度を見る独自の技術により、温度という新しい観点からさまざまな細胞の機能を理解する研究を行っています。

(応用分子生物学グループHP研究内容へ)

細胞の力学応答機構

骨や筋肉は運動すれば強くなり、動かさないと弱くなるけれども、どういう仕組みでそうなるのか? このような質問にようやく細胞や分子のレベルで答えられるようになりつつあります。私たちは細胞骨格の研究を基に、細胞が物理的な力に応答する仕組みを研究しています。

(応用分子生物学グループHP研究内容へ)

光合成変換エンジン効率化と光合成産物ハイウェイ計画

植物を集光装置として太陽エネルギーを利用し生産された原材料を非破壊的に生活に役立てることを目指します。例えば、寄生植物は他の生物と細胞レベルで接続を作ることのできる、全生物界でも珍しい特性を持った植物です。この寄生植物の機能を利用すれば、光合成産物を長距離輸送するパイプライン構築の可能性が拡がります。生物達の機能を模倣し、作物を伐り倒して環境破壊することなく持続的に太陽エネルギー利用できる技術基盤を作ります。

(機能ゲノム科学グループHP研究内容へ)

バイオビッグデータサイエンス

さまざまな研究を俯瞰することで、新たな視点から研究全体を眺め、それぞれの研究をグループ化することで、個々の研究からは得られない知見を発見します。生命科学のデータサイエンスにより、遺伝子の機能を知り、遺伝子の進化を知り、病気の原因を知り、健康の維持を目指します。

(機能ゲノム科学グループHP研究内容へ)

植物の環境記憶メカニズム

植物はどうやって(何をどこで感じて)生長具合を把握するのか?、植物が経験した環境条件は記憶されるのか?、その記憶は次世代に遺伝されるのか?を分子レベルで明らかにします。それにより、植物の生長速度や開花時期を人為的にコントロールしたり、異なる栽培地や時期に栽培できる可能性や品種のブランド力を損なうことなく、新形質を付与することができる可能性があります。

(植物育種繁殖学グループHP研究内容へ)

生殖隔離メカニズム

地球上には多数の生物種が存在しますが、それらの種は他種と交雑して混ざり合ってしまうことがないように、「生殖隔離」という仕組みを備えています。この仕組みは種の独立性を維持するために重要ですが、その一方で、異なる種を利用して植物の品種改良を行う際の大きな障害となっています。そこで、雑種致死をはじめとした生殖隔離のメカニズムを解明し、これを克服する技術の開発を目指しています。これまで利用することができなかった野生種等の遺伝資源を利用した遠縁交雑が可能になり、育種の幅が広がることが期待されます。

(植物育種繁殖学グループHP研究内容へ)

循環型農業技術の開発

リン資源の有効利用に関する研究
農作物の安定供給に必須であるリン肥料の原料となるリン鉱石の枯渇が予想されています。限りあるリン資源を有効に利用するためには、土壌蓄積リンの可給化を促すことや作物のリン利用率を向上させることが重要です。そのために、世界ダイズ遺伝資源からリン獲得能に優れる品種を探索したり、土壌蓄積リンの溶解に優れる微生物やリン溶解能を有する根粒菌、植物のリン吸収を助けるアーバスキュラー菌根菌の研究に取り組んでいます。
(植物栽培生理学グループHP研究内容へ)

タケ堆肥による難防除土壌病害の防除法の開発
全国的に放置竹林が増加し樹林荒廃などの問題を引き起こしています。竹の堆肥化は有効な解決策ですが分解が遅く利用しにくい課題がありました。私達は,竹細粉をミミズに食べさせることで植物病害抑止性をもつ培土に変える技術開発に取り組んでいます。有機農業への利用で竹材の地域循環を促す可能性があります。
(植物生体防御学グループHP研究内容へ)

ウイルス感染植物の発病機構

ウイルス感染による代表的な植物病に葉色が黄色や白くなる退緑症状があり、例えばキュウリモザイクウイルスという植物ウイルスに感染したトマトやキュウリでは60-70%程度まで光合成活性が減少すると報告されています。多くのウイルス感染植物では、退緑組織で葉緑体形成や光合成に働く植物の遺伝子発現が抑制されていることが分かってきています。私達は,ウイルスに感染するとどのようにして葉緑体形成や光合成に働く植物の遺伝子発現が抑制されるのかを明らかにしようとしています。

(植物生体防御学グループHP研究内容)

植物のストレス応答

ストレス応答に関与するペプチドに関する研究
植物は生育期間中に様々な外敵(微生物や食植性昆虫)からの攻撃を受けますが、ただやられているだけではありません。被害を受けた細胞はペプチド(短いタンパク質)を放出して周りの細胞に伝え、抗菌物質や消化阻害物質を生産して更なる被害を防ごうとします。私たちはペプチドがどのように働いて防御応答を引き起こすのか研究しています。
(フードシステム学グループHP研究内容へ)

ストレス応答と成長制御に関与する植物因子の研究
植物は、微生物感染や環境ストレスに応答するしくみを備えていますが、ストレス応答の活性化は多くの場合植物の成長を阻害します。私たちは、微生物感染による病害に対して抵抗性を増すと同時にサイズが大きくなる植物変異体の研究により、ストレスに強くかつ大きく育つ植物の作出を目指します。
(応用分子生物学グループHP研究内容へ)

小胞体ストレス応答に関する研究
(植物分子育種学グループHP研究内容へ)

植物工場

完全人工光型植物工場での野菜生産
完全人工光型植物工場は、天候に左右されない安定した野菜生産が可能なシステムとして期待されています。しかし、設備やランニングコスト、栽培品目、露地・ハウス野菜との差別化などまだまだ解決すべき課題が多いのが現状です。私たちは植物工場研究センターを利用し、完全人工光型植物工場の黒字化を目指して企業や工学研究科との共同研究を行い、多品目栽培や高付加価値化に取り組んでいます。

(資源植物学グループHP研究内容へ)
(フードシステム学グループHP研究内容)

機能性成分

ブドウの野生種は,着色が良好で,機能性成分を豊富に含むなど有用な特性を示し,ブドウ品質の改善に寄与する可能性があります。そこで,野生ブドウ資源の評価,資源的価値の強化,利用法や繁殖・栽培方法の検討,そして野生ブドウを活かした新品種育成を行っています。

(資源植物学グループHP研究内容へ)