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研究分野

分子化学生物学専攻 :
分子ネットワーク講座

研究

植物分子育種 分野

植物分子育種 分野

 植物のゲノムには、形態形成から生殖形質を統御する細胞間相互作用因子・環境適応因子の情報が刻まれている。しかし、その機能原理の実態は不明な部分が多い。本分野では、先端ゲノム研究や情報科学などを用いた領域融合的研究手法により、これらの統御鍵因子の機能原理を探求する。解明できた鍵因子については、分子・遺伝子改変を通じて植物における環境適応機構や形態形成・生殖形質の鍵因子間ネットワークを理解し、それに基づく分子育種を試みる。

 我々が標的とする形質である「アブラナ科植物の自家不和合性」(植物の細胞間相互作用や生殖形質のモデルである)は、雌雄S遺伝子表現型が一致した時に自己花粉が拒絶される自他識別反応である。これまで我々は、S対立遺伝子間の優劣性発現機構、S遺伝子の下流遺伝子などを解明し、世界をリードしてきた。今後、次世代シークエンサーとの融合で、自家不和合性・受粉反応の包括的理解から分子育種を目指す。さらに、特殊な形の花被片(唇弁)を有する「ラン」や雌雄性を有する雌雄異株「アスパラガス」を用い、これらの花器官形成に関わる遺伝子群の単離・機能解析を行うとともに、網羅的遺伝子発現解析やゲノム解析を行うことにより、花被形態や雌雄性分化の多様性進化機構を分子レベルで解明することを目的とする。

特色・実績

 本分野ではこれまで、「アブラナ科植物の自家不和合性」における自他識別機構の解明、「ラン」・「アスパラガス」を材料とした花器官形態形成遺伝子の機能解析を行い、高い実績を残してきた。今回の改組に伴い、ターゲットとする形質を「生殖形質」に限らず「植物の生活環全体」に拡大し、重要な機能を有している遺伝子に広く焦点を当て将来の分子育種の可能性も見すえた技術開発なども行う。さらに、情報科学・有機化学・生化学などとの領域横断的な共同研究を行い、分野内に閉じこもることなく国内外へ広く共同研究を展開する点も特色である。

 これまでの実績としては、アブラナ科植物の自家不和合性や高等植物の生殖器官的特的遺伝子の解析に関連して、国内で12件の受賞歴(第7回日本学術振興会賞、 第11回「日経BP技術賞」大賞、平成25年度科学技術分野の文部科学大臣表彰、平成25年度野依科学奨励賞など)がある。また、その研究は、Nature, Nature Genetics, Nature Plants, Nature Communications, Science等にも掲載され、高く評価されている。特に、アブラナ科植物の自家不和合性の研究では、世界トップクラスの研究を展開している。

研究室URL http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/

教員紹介

教授 渡辺 正夫
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  • アブラナ科植物の自家不和合性における自他識別機構の解明
  • 高等植物の受粉過程に関わる鍵因子の解析と環境適応進化
  • 高等植物のエピジェネティック制御機構の解明
  • 高等植物の栽培化を制御する因子の解析と環境適応
准教授 菅野(塩月)明
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  • 雌雄異株植物アスパラガスにおける雌雄性分化の分子機構の解明
  • ユリ科・ラン科植物における花器官形成機構の分子生物学的解析