１．植物の金属集積機構の解明
２．細胞壁マトリクス構成要素と(半)金属元素の相互作用解析
３．植物の器官間相互作用を担う情報伝達機構の解明
陸上植物における金属元素の集積には、根による吸収、導管へのローディング、地上部への輸送、地上部における器官・細胞レベルでの分配、局在など様々な場面で必要とされる多くの機構が関わっています。生育に必要な栄養が欠乏した環境ではその栄養に対する獲得機構を働かせますが、一方で重金属を多く含む土壌や塩濃度が高いといった悪条件下では、細胞に毒性をもたらす金属を細胞外や液胞に排出したり、キレートの形成により無毒化したりする機構を活性化させています。
このような細胞環境の維持には特定の金属に対してただ一つの機構が働くのではなく、多くの機構が協調して機能することが必要であると考えられます。また逆に、金属の輸送体には複数の金属に対する輸送活性を持つものもあることから、ある遺伝子が決まった一種類の金属だけではなく、複数の金属の恒常性維持に関与する可能性が示されています。
私たちは個々の金属トランスポーターや金属結合タンパク質などに対する研究から得られた知見を統合し、再構築することが植物栄養学に求められていると考え、生体内の多様な金属元素の挙動を網羅的に解析し (＝メタロミクス)、植物が持っている機能(＝ゲノム)と照らし合わせて解析する試みをスタートさせています。ページトップへ
松岡 啓太
大学院生命環境科学研究科
生命共存科学専攻
一貫性博士課程５年（Ｄ３）シロイヌナズナにおける鉄吸収関連遺伝子
発現制御機構の解明外部環境と植物のインターフェイスとして植物の環境適応戦略の最前線を担う細胞壁は、セルロースだけではなく様々な多糖類、タンパク質、架橋に関わる（半）金属などのマトリクス構成要素からなっています。このマトリクス構造の主要な構成要素であるホウ素やカルシウムの役割については多くの研究により一定の理解が得られていますが、その他の（半）金属とマトリクス間の相互作用についてはいまだ不明な点が多く残されています。
菊田 真大
大学院生命環境科学研究科
環境科学専攻
修士課程２年（Ｍ２）樹木におけるカリウム輸送体の
年周期的発現解析
野田 浩希
大学院生命環境科学研究科
環境バイオマス共生学専攻
一貫性博士課程１年（Ｍ１）陸上植物におけるセシウム吸収・輸送・
蓄積機構の解析
卒業生のテーマ
平成２４年度修士論文
清道大輝(修士(理学)、環境科学専攻)：ポプラの根におけるCa輸送体の発現に対する環境要因の作用
平成２４年度卒業研究
高野 葵(生物学類)：ミヤコグサにおけるZn輸送と関連遺伝子の解析
平成２２年度修士論文
岩田佳晃(修士(理学)、生命共存科学専攻)：ミヤコグサにおけるZn集積の系統間差と関連ＱＴＬの解析
金澤昌史(修士(理学)、環境科学専攻)：ポプラの無機物質輸送に対する環境要因の影響
２．細胞壁マトリクス構成要素と
(半)金属元素の相互作用解析
私たちは、細胞壁に存在する多糖類やタンパク質が無機イオンのストレスによりどのように変化するのか、さらにはどのようなメカニズムで植物は環境の変化を認識し、適応しているのかを解明したいと考えています。そこで酸性土壌において根の伸長を著しく阻害することが知られているアルミニウムを毒性イオンのモデルとして、細胞壁マトリクス構成成分、特にタンパク質が受ける影響について解析を行っています。
また近年着目されているバイオエタノールの材料としてイネを利用する研究にも着手しています。セルロースの糖化効率が高いイネを作出する上で、イネの細胞壁に多量に含まれているケイ素の量を低減することは有効なアプローチの一つと考えられています。一方でケイ素には昆虫による食害や病原菌による感染、強風による倒伏などからイネを守り、過剰な金属の毒性や養分バランスの異常を緩和する効果があることが知られています。ケイ素含量を減らしすぎると、これらのメリットを失うことになってしまうため、細胞壁マトリクスとケイ素の相互作用を明らかにし、農地での正常な生育が可能な範囲でケイ素含量を減らしたイネを作出するための基礎研究に取り組んでいます。ページトップへ
Publications山本 剛史
大学院生命環境科学研究科
生命共存科学専攻
一貫性博士課程５年（Ｄ３）
（日本学術振興会 特別研究員）イネにおけるケイ素-細胞壁マトリクス間
相互作用の解明
卒業生のテーマ
平成２３年度修士論文
曽我江里(修士(理学)、生命共存科学専攻)：Analysis of Apoplastic Proteins Affected by Short-term Al Treatment in Soybean Root
平成２３年度卒業研究
犬塚 聡(生物学類)：イネ葉身におけるMn過剰が誘導するPAL活性の解析
３．植物の器官間相互作用を担う
陸上植物は根・茎・葉・花といった様々な器官を持っていますが、健全な生育のためにはそれらが相互作用して協調的に機能しなくてはなりません。そのためには、それぞれの器官において自らの状態をモニターし、その情報を他の器官に伝達し、対応すべき器官が適切なメカニズムを活性化させる、というプロセスが必要になります。この植物の器官間相互作用の中でも、私たちは特に情報の伝達に興味を持って研究を進めています。
情報伝達機構の解明
情報の伝達は何らかの物質の移動によって担われていると考えられます。根から地上部への物質輸送には導管が、地上部から根へは篩管が使われていることが知られており、またこのような管状組織以外にも、オーキシンの極性輸送のように細胞が直接情報の通り道になる例も明らかになっています。しかしながら、どのような物質が情報を伝えるメッセンジャーとなっているかに関しては、いまだに明らかにされていない現象が多く残されています。
植物の器官間相互作用を伝達物質の面から明らかにできれば、植物が持っている機能を私たちがある程度コントロールすることが出来るようになるかもしれません。植物が持っている機能を私たちの生活にうまく活かしていくためには、能力そのものの上昇（＝高機能な遺伝子の同定、機能改変とその導入）に加えて、能力を人為的に活性化させること（＝遺伝子の発現を誘導するメカニズムの解明と制御法の確立）が必要であると考え、そのための基礎となる研究を行っています。ページトップへ
 |
松岡 啓太 大学院生命環境科学研究科 生命共存科学専攻 一貫性博士課程５年（Ｄ３） |
| シロイヌナズナにおける鉄吸収関連遺伝子 発現制御機構の解明 |
 |
菊田 真大 大学院生命環境科学研究科 環境科学専攻 修士課程２年（Ｍ２） |
| 樹木におけるカリウム輸送体の 年周期的発現解析 |
