教員・研究案内

分子育種研究室

本橋 令子

研究内容

テーマ1:シロイヌナズナのタグラインを用いた葉緑体の研究
光合成は、地球上のほとんどの生物が生きていく上で欠かすことのできない酸素を供給する重要な反応であり、その光合成を行っているのは葉緑体である。また、葉緑体はビタミンや植物ホルモンなどの物質生産の場でもある。このような重要な機能を持つ葉緑体は核とは独立した独自の転写、翻訳機構を持っているが、核の支配から完全に独立した細胞小器官ではない。
シロイヌナズナの葉緑体のゲノム上には約80程度の遺伝子がコードされているが、葉緑体自体を構成するタンパク質の大部分は核ゲノムにコードされている。この約2,300の核コードの葉緑体タンパク質のうち、現在まで、藍藻や他の生物との相同性から機能が推察できる葉緑体タンパク質の機能解析は進んできたが、高等植物独自の機能と考えられる他の生物との相同性のない葉緑体タンパク質の機能解析は進んでいないのが現状である。このような核コードの葉緑体タンパク質遺伝子の破壊株を集め、光合成、光応答と物質生産など、幅広い葉緑体機能に関与する遺伝子の同定を行う。

この研究が寄与すること
地球温暖化や急速な環境破壊などの生活基盤を揺るがす大きな問題を解決するためは、植物生産性の向上が重要である。植物生産性の向上には二酸化炭素固定能や貯蔵物質の集積能向上などの同化能力強化と病原抵抗性、塩・強光・乾燥・高温耐性などの環境耐性強化が重要である。 本研究によって、積極的に葉緑体機能に障害を有する変異体をスクリーニングすることで、機能未知であった核ゲノムにコードされた多くの光合成や葉緑体形成、物質生産に関与する遺伝子の機能が解明される。単離同定された葉緑体形成、光合成機能、物質生産に関与する遺伝子を過剰発現することにより、機能増強又は機能付与させた新規な高機能植物の作出が可能であると考えられる。そのため、過酷な環境でも生育可能な植物、二酸化炭素固定能が向上した植物が作出され、耕作面積が広がり、食糧供給不足の解決及び、地球温暖化の解決につながる。

テーマ2:トマト果実を用いたクロモプラス分化メカニズムの解明
葉緑体を含むプラスチドは細胞にとって必要な機能に応じて数種類の形態に変化する。葉では葉緑体に、根ではアミロプラストに、果実ではクロモプラストへと形態を変化させる。
急速に技術が発達してきているプロテオーム解析技術とトマトゲノミックリソースを利用することにより、トマト果実中に存在するクロモプラストに特異的なタンパク質を多数同定する。特に、果実の成熟過程における原色素体や葉緑体からクロモプラストへの分化に関与するタンパク質の網羅的解析を行ない、クロモプラスト分化の鍵タンパク質を同定し、分化制御を行うことを目的としている。

テーマ3:温州ミカン、オレンジ100品種を含むカンキツ類の質量分析機を用いた代謝産物プロファイルの育種への応用
質量分離装置を用い、カンキツ類の花や果肉内の代謝産物を網羅的に調べ、主成分分析 (principal component analysis; PCA)や階層的クラスタリング (hierarchical cluster analysis; HCA)を行い、カンキツ類の分類及び、温州みかんの品種の特性となる代謝産物を探る。

テーマ4:砂漠の緑化樹木の乾燥、塩耐性メカニズムの解明
地球温暖化による気候変動により砂漠が毎年6万平方キロメートルずつ拡大し、大きな問題になっている。近年、乾燥ストレス応答のメカニズムがモデル植物であるシロイヌナズナやイネを用いて解析され、ABA、プロリン、グリシンベタイン、ラフィノースオリゴ糖などの適合溶質が乾燥ストレス応答に重要であることがわかっている。我々はモデル植物と砂漠で生育する樹木の乾燥耐性メカニズムが同一であるか知るために、UAEの砂漠緑化事業で用いられている樹木、Prosopis cinerariaとAcacia tortilisの乾燥耐性メカニズムを解明している。

ラボメンバー
准教授 本橋令子:シロイヌナズナ及び、トマト果実を用いた、プラスチドの機能、分化のメカニズムの解析
技術職員 深沢知加子

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