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植物生理学研究室

印刷用ページを表示する 掲載日:2016年1月12日更新

岩井 孝尚 (ファームビジネス学科/准教授)

研究室の概要

植物は病気や不良な栽培環境に対応する能力を備えていますが、どのようにそれらを発揮するかについての多くが未解明のままです。植物生理学研究室では、主に病原菌に対する植物の病害抵抗性のしくみについて,特に「植物が感染した病原菌の増殖を抑えこむために,最終的にどの様な物質を合成し,どの様に抑えるのか」を物質の分析,遺伝子組換え技術を用いた解析等により明らかにしたいと考えています。将来的には、得られた成果を元に植物由来の効果的な農薬の開発や遺伝子組換えによる新品種の作出を行い,農業の安定的な生産に貢献したいと考えています。

研究1;病原菌の増殖抑制に関わる植物機能性成分の同定とその作用機構の解明

イネを材料として,重要病害の一つのいもち病に対する抵抗性について研究を行っています。いもち病抵抗性遺伝子を持つイネ品種は,いもち病菌が感染すると感染部位で過敏感反応などの特別な防御反応を開始し、菌の増殖を完全に抑制します。
私達はこれまで,過敏感反応に伴って一過的にエチレンの合成反応が引き起こされることを見出しました。エチレンの合成反応では強い呼吸阻害剤として知られているシアン(青酸)が副産物として合成され,いもち病抵抗性にはシアンが重要であることを見出しました(2006, 2009年の研究業績)。一方,いもち病菌はシアン耐性呼吸の仕組みを持つため,イネにおける菌の増殖抑制では,シアンと共にシアン耐性呼吸を阻害する未知の物質が協調的に働いていると推察されます。現在,その物質を探しています。
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図1 いもち病菌の感染

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図2 いもち病抵抗性とエチレン合成

研究2;有用形質を付加した遺伝子組換え植物作出に関する研究

交配育種に用いる遺伝資源が見出されていない等の理由から,作出が困難な病害抵抗性品種や有用成分を多く蓄積する品種などを遺伝子組換え技術により作出したいと考えています。また,発色や蛍光,発光等をさせる遺伝子を用いて,遺伝子の機能解析を行うと共に,見て楽しくなる植物の作出も考えています。
現在まで,イネの育苗時に問題となる苗立枯細菌病やモミ枯細菌病に対して抵抗性を示す組換えイネの作出に成功しました(2002)。問題となっている病害に対して抵抗性を示す遺伝資源がイネ及び交雑可能な近縁種で見出されていないため,エン麦から病原菌に抗菌性を示すタンパク質の遺伝子を見出し,イネへ導入して細菌病抵抗性イネを作出しました。
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図3 細菌病抵抗性イネの作出

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図4 遺伝子発現部位の解析(GUS)

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図5 遺伝子発現部位の解析(Luc)

研究3;植物の成長に伴った形態的・生理的変化に関する研究

植物の成長に伴って,葉の形やその内部構造等の形態が変化すると共に,花芽分化能力の有無や病害抵抗性の強さ等も変化することが知られています。私達は,特に病害抵抗性の強さが成長に伴って増強される要因を明らかにしたいと考えています。現在,イネを材料として研究を進めています(2007)。

主な研究業績

<論文>Hasegawa et al (2014) Analysis on blast fungus-responsive characters of a flavonoid phytoalexin sakuranetin; accumulation in infected rice leaves, antifungal activity and detoxification by fungus. Molecules. 19(8):11404-18
<論文>Seo et al (2011) Cyanide, a coproduct of plant hormone ethylene biosynthesis, contributes to the resistance of rice to blast fungus. Plant Physiology 155(1):502-14
<論文>Iwai et.al (2007) Probenazole- induced accumulation of salicylic acid confers resistance to Magnaporthe grisea in adult rice plants. Plant & Cell Physiology, 48(7):915-924
<論文>Iwai et.al (2006) Contribution of ethylene biosynthesis for resistance to blast fungus infection in young rice plants. Plant Physiology, 142: 1202-1215
<論文>Iwai et.al (2002) Enhanced resistance to seed-transmitted bacterial diseases in transgenic rice plants overproducing an oat cell-wall-bound thionin. MPMI 15(6): 515-521

卒業生の進路

研究職・技術職
(株)サカタのタネ
(株)明治
(株)興和
その他
全農宮城
JAみどりの
仙台コカコーラボトリング
日本食肉格付協会
等々
大学院進学

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