新潟薬科大学

応用生命科学部 研究室紹介

植物細胞工学研究室

ゲノム情報を利・活用してブランド特産作物を創り出す

さまざまな生物のゲノム配列の解読が急速に進むようになり、経済的効果が大きい形質(重要形質)に関わる遺伝子の情報がどんどん蓄積されています。最近では、蓄積された重要形質に関わるゲノム情報を活かすことで、新しい植物育種技法が開発されるようになっています。その中には、慣行の交雑育種に要する育種年限の短縮を目的に、ゲノム情報の高度利用によるデータ駆動型の育種や、突然変異育種における変異体作出効率を高める技法があります。前者においては、従来の多大な労力を必要とした表現型選抜にかわり、遺伝子型に基づき有用な育種素材を効率的に見出すことが可能となっています。後者においては、ゲノム編集技術が代表的であり、標的遺伝子にピンポイントで変異を導入することにより、優良な重要形質をもつ作物を創りだすことが可能です。
本研究室では、イネ科植物、薬用植物やソバ属植物等を研究材料として、農業上有用な形質の探索とその形質が現れるメカニズムを分子レベルで解明し、主に前者の技法を用いて品種改良に役立てようとする研究を進めています。それによって、地域のブランドとなる特産作物の創出を目指しています。


研究概要

植物はどのようにして自己と非自己を見分けるのか?

植物の多くは、受粉時に自己の花粉と非自己の花粉を識別し、自己の花粉との受精を抑制する自他識別システムを有しています。この自他識別システムは自家不和合性とも呼ばれ、その情報ネットワーク制御が如何に行われているのか未解明な部分が多いです。その中でもCharles Darwinの著書「Different forms of flowers」(Darwin 1877)に掲載されているように、花の形態多型と自家不和合性が密接に関連した異形花型自家不和合性が知られています。異形花型自家不和合性は、他の植物でも見られる虫媒による他殖性強化のための巧妙な機構であり、花型と自家不和合性を制御する遺伝子複合体がS座に集約されて機能していると考えられています(S-supergene; Barrett 2002)が、その構成因子は未だ明らかとなっていません。私たちは、ソバ属植物における異形花型自家不和合性機構を分子レベルで解明することで、安定・多収性植物の作出に役立つ基盤的技術の確立を目指しています。

普通ソバの異形花型自家不和合性

普通ソバ(Fagopyrum esculentum)は、雄蕊が長く雌蕊が短い短柱花と雄蕊が短く雌蕊の長い長柱花を持つ個体が存在する異形花型自家不和合性植物です。短柱花の遺伝子型はSs、長柱花の遺伝子型はssであり、両者間の交配により後代の集団において両花型の存在が1:1に維持されます。

ゲノム情報を利・活用して「もちもちそば」を創りだす

 

健康志向性の高まりから、健康機能性成分等を含む高付加価値品種の開発が求められています。本研究室では、重要形質の制御に関わる遺伝子を利用することにより、消費者・生産者・実需者ニーズに応える高付加価値品種の開発に取り組んでいます。
例えば、米、小麦、大麦等のイネ科の植物には、もち性形質をもつ品種が多数あります。作物がもち性形質をもつと、食べたときに「もちもち」で「ぷりぷり」とした食感を楽しむことができます。イネ科植物のもち性形質をもつ品種は、アミロースの合成に関わるGranule-bound starch synthase ⅠGBSSⅠ)遺伝子に機能的な破壊が生じているものが多いです。つまりは、GBSSⅠ遺伝子が破壊されるともち性形質をもつことになります。
さて、ソバはバランス良く栄養素を摂取することができる伝統的な食品素材として知られています。ところが残念なことに、ソバにはもち性形質をもつ品種が未だにありません。それは、GBSSⅠ遺伝子が破壊された突然変異体がこれまでに見つかっていないことを意味します。そこで私たちは、ソバのゲノム情報を読み解き、GBSSⅠ遺伝子が破壊された個体を効率よく見つけるシステムを構築しました。現在、このシステムを用いて、精力的にGBSSⅠ遺伝子が破壊された個体を探しています。ソバにもち性形質を与える事ができれば、「しっとり」「ふんわり」とした食感をもつ「もちもちそば」の開発に貢献します。

教員紹介

重松 亨(シゲマツ トオル)
教授
学位:博士(農学)

相井 城太郎(アイイ ジョウタロウ)
准教授
学位:博士(農学)

中野 絢菜(ナカノ アヤナ)
助手
学位:学士(応用生命科学)

先生からのメッセージ

みなさん、いつもとちがう「そば」、「もちもちそば」を食べてみたくありませんか?私たちは、圃場と実験室を行き来し、「もちもちそば」の開発を目指し頑張っています。植物体に触れ、そのものがもつ生物学的情報を読み解き、得た情報を利・活用することで新しい植物を創る、こんな「わくわく」「ドキドキ」する研究を一緒にしてみませんか。


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