東京大学 大学院新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻

植物は、私たち動物のそれとはまるで違う生き方をしています。たとえば、将来いくつの葉を作るか、枝をどうのばすか、いくつの花をつけるか、生涯につくる器官の数も決めないままに生まれて、根付いた環境に合わせて発生・成長します。また、高い器官再生能力により失った器官を再生させて生き続けることもできる一方、他の細胞のためにみずから死を選ぶ細胞もあります。どうしてこんな生き方ができるのか、その謎を分子の言葉で理解するため、研究を行っています。

本研究室では、「植物の生きざまを分子の言葉で理解する」ためにRNAと細胞壁ポリマーといったバイオポリマーに着目し、そのダイナミクスと制御メカニズムの研究を行っています。このために、コケ、シダ、裸子植物（テーダマツ、トウヒなど）、被子植物（シロイヌナズナ、タバコ、ポプラなど）を材料に、分子遺伝学的・分子生物学的・生化学的な実験的解析や、比較ゲノム解析や比較オミクスデータ解析といったデータ解析を組み合わせて研究に取り組んでいます。

主な研究テーマを以下に紹介します。

植物の高い器官再生能力は、植物細胞の特徴のひとつである「分化全能性」（ひとつの細胞が分化状態を脱してありとあらゆる種類の細胞に分化できる能力）とリンクしていると考えられます。これは、分化全能性を胚発生の段階で失う動物とは大きく異なる点です。私たちは、植物細胞の分化全能性を支える分子メカニズムを明らかにするため、分子遺伝学的研究を進めています。さらにはこうした知見をもとにした、効率的なクローン増殖技術の開発を目指しています。

いちど根付くとその場で一生を終える植物は、環境に合わせて活動・成長・発生を調整し続けていると考えられます。このための仕組みとして、遺伝子発現制御の要であるRNAや、外的環境に対する最初のバリアーである植物細胞壁に注目し、RNAや細胞壁ポリマーのダイナミクスの役割の解明に取り組んでいます。また、これらバイオポリマーの改変と操作による植物環境応答能力の人工制御も将来的課題の一つです。

最後に、持続可能な社会システムの構築に向けて、木質バイオマス（木化した二次細胞壁に含まれる細胞壁ポリマー）の生合成の分子機構の解明を進めています。これまでに、陸上植物に保存された二次細胞壁生合成の転写制御ネットワーク（VNS-MYBネットワーク）の基盤モデルを確立してきました。この転写制御ネットワークは、実際にはさまざまな遺伝子転写後発現調節によって、植物種ごと・環境条件ごと・発生段階ごとに運用されていることも分かりつつあります。こうした分子的知見をベースに、木質バイオマスの利活用性向上の新規技術を生み出すことも目標です。