生態システム生命科学専攻 : 環境遺伝生態学講座

植物生殖遺伝 分野

渡辺正夫
渡辺 正夫
キャンパス 片平 キャンパス
専攻分野 植物生殖遺伝
連絡先 022-217-5681
E-mail nabeatige.tohoku.ac.jp
ホームページ http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/

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http://scholar.google.com/citations?user=XaqBhzMAAAAJ

 出身は、愛媛県今治市です。本四連絡橋の今治-尾道ルートの四国側の玄関で、タオルと造船の町です。最近ではゆるキャラの「バリィさん」の方が有名かもしれません。昭和59年に東北大農学部に入学し、その後、助手を経て、13年ほど、仙台で過ごしました。7年あまりの盛岡での生活のあと、2005年4月から、仙台にもどり、12年目に入りました。この間の大学での研究生活では、一貫して、植物の生殖、特に、アブラナ科植物の自家不和合性を制御する雌雄S因子の同定・単離・相互作用について研究を行い、Nature, Scienceなどの世界的学術雑誌に論文発表を行ってきました。岩手大当時から少しずつ始めた生殖器官で特異的に発現する遺伝子を網羅的に解析し、それらの遺伝子の解析から花粉と雌ずいでの細胞間コミュニケーションに関わる因子を同定・機能解明できればと思っています。また、この間、30あまりの研究室の方々と共同研究を行ってきました。これからも、この研究基盤を発展させ、新たな共同研究も行いたいと思っています。
 仙台では、自家不和合性、生殖器官特異的遺伝子、花粉と雌ずいの細胞間コミュニケーションというキーワードに加えて、低分子RNA、量的遺伝子(QTL)解析、大規模遺伝子・ゲノム解析という観点を新たに加え、高等植物の生殖形質(生殖器官形成、花粉と雌ずいの相互作用、花粉管伸長等)を分子レベルで解析し、理解したいと考えています。そのために、今やるべき研究、5年後に開花する研究、10年後に芽が出そうな研究という幅広い観点で教育研究を展開できればと思っております。植物の花は、われわれの心を和ませるだけでなく、受精後には種子、果実となり、重要な食糧です。

 このような花を使って、研究の花を咲かせ、結実させたいと思う方、世界的な研究を展開してみたいと思う方、植物の花・生殖、遺伝学、ゲノミクス、エピジェネティクスに興味のある方は、ぜひ、研究室に足を運んでください。

経歴

H3・4  東北大学助手 農学部(採用)
H8・6  大阪大学蛋白質研究所共同研究員(併任)
H9・2  国立遺伝学研究所共同研究員(併任)
H9・12 岩手大学助教授 農学部(昇任)
H13・4 第11回日経BP技術賞大賞・受賞
H14・9 岡山大学資源生物科学研究所非常勤講師(併任)
H14・11 第1回日本農学進歩賞・受賞
H17・4 東北大学大学院生命科学研究科教授(昇任)
H17・4 岩手大学21世紀COEプログラム特任教授(併任)
H19・6 東京大学理学部非常勤講師(併任)
H21・4 鹿児島大学大学院理工学研究科非常勤講師(併任)
H21・4 鹿児島県立錦江湾高等学校・SSH重点枠運営指導委員会委員(併任)
H22・5 仙台市立七北田小学校・学校評議員(併任)
H22・5 宮城県仙台第三高等学校・SSH運営指導委員会委員(併任)
H21・3 第7回日本学術振興会賞・受賞
H23・4 香川県立観音寺第一高等学校・SSH運営指導委員会委員(併任)
H23・4 岩手県立盛岡第三高等学校・SSH運営指導委員会委員(併任)
H24・4 福島県立福島高等学校・SSH運営指導委員会委員(併任)
H24・10 日本育種学会第122回講演会優秀発表賞・受賞
H25・3東北大学総長教育賞・受賞(「科学者の卵養成講座」実施委員会)
H25・4 科学技術分野(科学技術賞・理解増進部門)の文部科学大臣表彰
H26・3 平成25年度野依科学奨励賞・受賞
H26・9 三重大学大学院生物資源学研究科非常勤講師(併任)
H27・6 名古屋大学大学院生命農学研究科非常勤講師(併任)
H28・4 理化学研究所仁科加速器研究センター・客員研究員(併任)
H28・4 仙台市立片平丁小学校・学校評議員(併任)

現在に至る

著書・論文
  1. Suzuki et al. (1999) Genomic organization of the S locus: Identification and characterization of genes in SLG/SRK region of an S9 haplotype of Brassica campestris (syn. rapa). Genetics 153: 391-400.
  2.  Takasaki et al. (2000) SRK determines the S specificity of stigma in self-incompatible Brassica. Nature 403: 913-916.
  3. Takayama et al. (2000) The pollen determinant of self-incompatibility in Brassica campestris. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 1920-1925.
  4. Watanabe et al. (2000) Highly divergent sequences of the pollen self-incompatibility (S) gene in class-I S haplotypes of Brassica campestris (syn. rapa) L. FEBS Lett. 473: 139-144. 
  5. Hatakeyama et al. (2001) The S receptor kinase gene determines dominance relationships in stigma expression of self-incompatibility in Brassica. Plant J. 26: 69-76.
  6. Takayama et al. (2001) Direct ligand-receptor complex interaction controls Brassica self-incompatibility. Nature 413: 534-538.
  7. Shiba et al. (2002) Dominant/recessive relationship in pollen expression of self-incompatibility is determined by the transcriptional level of the pollen determinant gene in the S-heterozygotes of Brassica. Plant Cell 14: 491-504.
  8. Murase et al. (2004) A membrane-anchored protein kinase involved in Brassica self-incompatibility signaling. Science 303: 1516-1519.
  9. Endo et al. (2004) Identification and molecular characterization of novel anther-specific genes in japonica rice, Oryza sativa L. by using cDNA microarray. Genes Genet. Syst. 79: 213-226.
  10. Shiba et al. (2006) Dominance relationships between self-incompatibility alleles controlled by DNA methylation. Nature Genet., 38: 297-299.
  11. Chhun et al. (2007) Gibberellin regulates pollen viability and pollen tube growth in rice. Plant Cell 19: 3876-3888.
  12. Watanabe (2008) Towards a comprehensive understanding of molecular mechanisms of sexual reproduction in higher plants. Plant Cell Physiol. 49: 1404-1406.
  13. Suwabe et al. (2008) Separated transcriptomes of male gametophyte and tapetum in rice: validity of a laser microdissection (LM) microarray. Plant Cell Physiol. 49: 1407-1416.
  14. Tsuchimatsu et al. (2010) Evolution of self-compatibility in Arabidopsis by a mutation in the male specificity gene. Nature 464: 1342-1346.
  15. Tarutani et al. (2010) Trans-acting small RNA determines dominance relationships in Brassica self-incompatibility. Nature 466: 983-986.
  16. Watanabe et al. (2012) Molecular genetics, physiology and biology of self-incompatibility in Brassicaceae. Proc. Jpn. Acad. Ser. B. 88: 519-535.
  17. Osaka et al. (2013) Cell type-specific transcriptome of Brassicaceae stigmatic papilla cells from a combination of laser microdissection and RNA sequencing. Plant Cell Physiol. 54: 1894-1904. (Research Highlight selected, Cover Photo selected)
  18. Hiroi et al. (2013) Time-lapse imaging of self- and cross-pollination in Brassica rapa L. Annals Bot. 112: 115-122.
所属学会

日本分子生物学会、日本植物生理学会、日本遺伝学会、日本育種学会、日本植物細胞分子生物学会

担当講義

生命科学概論B(工学部・1年次)、大学生のレポート作成入門 -図書館を活用したスタディスキル-(全学部・1年次)、展開ゼミ(全学部・1年次)、生態システム生命科学特論(大学院)、植物生殖遺伝学特論(大学院)、生態学合同講義(大学院)

最近の研究について

 高等植物には、受粉の際に雌しべと花粉の間に、自己と非自己の認識反応が起きる。その結果として、自己の花粉管の発芽、伸長が抑制されて非自己花粉によって受精する性質を持つものが多い。この現象は、自家不和合性と呼ばれ、近親交配を抑制する機構の一つと考えられている。この現象は、ダーウィン以前から知られていたが、ダーウィンが植物の持つ不思議な能力としていくつかの著書にその調査結果を公表したことから、有名になった。この自家不和合性は、クラシカルな遺伝分析から、多くの場合、この認識は、S と呼ぶ1遺伝子座の複対立遺伝子系によって制御されている(Watanabe et al. 2012)。
 アブラナ科植物の自家不和合性は、 胞子体的に機能する1遺伝子座S複対立遺伝子系で説明される(Watanabe et al. 2003)。自他識別を行うS遺伝子の実体について、花粉因子が低分子ペプチド(SP11; Suzuki et al. 1999, Takayama et al. 2000, Watanabe et al. 2000)、雌ずい因子がレセプター型キナーゼ(SRK; Takasaki et al. 2000)であり、それらが相互作用することでリン酸化され、自己の情報が雌ずい内に伝達される(Takayama et al. 2001)ことを明らかにした。さらに、モデル植物シロイヌナズナの自家和合性は花粉側因子SP11の逆位が原因であり、その逆位を戻し、遺伝子導入することで、自家不和合性のシロイヌナズナを再現できることを証明した(Tsuchimatsu, Suwabe et al. 2010)
 アブラナ科植物の自家不和合性の特徴として、S遺伝子の発現が胞子体的に機能することから、S遺伝子へテロ個体で、S遺伝子間に優劣性が生じる。柱頭側の優劣性に関しては、SRKが優劣性も制御していた(Hatakeyama et al. 2001)。一方、花粉側の優劣性は、花粉因子SP11のプロモーター領域のメチル化によるエピジェネティクな制御をされ、劣性対立遺伝子のメチル化に は、低分子RNAが関連していた(Shiba et al. 2002, 2006; Tarutani et al. 2010)。今後は、S遺伝子の下流で機能する因子(Murase et al. 2004)、新規な不和合性因子、優劣性発現の分子メカニズムを明らかにしたい。
 また、高等植物の生殖器官特異的に発現する遺伝子を網羅的に単離・解析してきた(Endo et al. 2004)。さらに、Laser microdissection (LMD)法により、葯を花粉とタペート細胞に分離し、葯発達ステージに沿って、遺伝子発現プロファイルの作製を行った(Watanabe 2008, Suwabe et al. 2008)。雌ずい側については、LDMと次世代シークエンサーを融合して、花粉認識に重要な乳頭細胞のトランスクリプトーム解析を行った(Osaka et al. 2013)。
今後は、この花粉、タペート細胞、乳頭細胞で発現している遺伝子を統合的に解析することで、花粉と雌ずいの細胞間コミュニケーションに関わる分子を同定し、細胞間コミュニケーションに新機軸を展開したい。ここで同定した分子の機能を明らかにするために、乳頭細胞上での花粉動態の検出系も確立してきた(Hiroi, Sone et al. 2013)。さらに、花粉管伸長でも自家不和合性に続く重要現象として、新規な研究展開を目指している(Chhun et al. 2008)。

 

メッセージ

 座右の銘というわけではないですが、好きな言葉に、「環境は人を創り、人は環境を創る」という理化学研究所所長・原子物理学者・仁科芳雄博士の言葉があります。今の自分があるのは、これまで関わってくれた人、物という環境のおかげ。そうしてできあがった自分が、周りの環境に対してどの様に影響して、新しい環境を創り上げるのか、ということではないかと思っています。そうした先達・始祖からの連綿と連なる教えというか、教育研究があったからこそ、今があり、未来があるのだと。だからこそ、今日という日がどんなにつらくても、明日という未来のためにがんばることができるのだと思います。今日のがんばりを明日というすばらしい未来・環境の創造という目標を掲げ、日々の活動のつらさにも耐えて、Nature, Scienceという世界的国際雑誌に論文を掲載できたのだと思います。もちろん、その中には、共に教育研究を支えてくれた数多くの師匠、共同研究者、学生、アルバイト、また、陰を支えてくれてきた方々には、いつも感謝の念に絶えません。この場を借りて、感謝申し上げます。ありがとうございました。
 昨今の理科離れ防止ということで、小学校から高校で700件を超える出前講義を行い、生徒さんたちから頂いた20,000通を超える手紙に対して、個別の返事を書いてきました。こうした活動を通して、普段の生活の中にある「生命の不思議」を教育し、小学校から大学院まで一貫して、教育できればと思います。講義をした児童生徒のみなさんたちと、またどこかで会うことができるのを楽しみにして。

Twitter @TohokuU_Lifesci