●環境さらに、最近は埼玉大学・環境科学研究セ

遺伝子環境工学研究室ンターとの連携を強め、共同研究体制を整え

URL : http://park.saitama-u.ac.jp/˜geneenvtech/index.htmlています。

サライイエフンス

情報通信

■研究者
川合真紀 准教授■研究テーマ●環境ストレス耐性植物の分子育種●代謝工学による植物物質生産能力の改変

環

川合真紀 准教授

૒໤య৫ࢥ‫͈ڠ‬໦࿤͉́Ȃಕ࿒̱̹֒ഥ
植物代謝工学の分野では、注目した遺伝■主な設備
質量分析装置、遺伝子解析装置、蛍光顕微鏡
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研究概要
研究概要

性植物の分子育種◆

代謝物の定量・定性解析に使用する質量分析装置（写真に写っているのはCE-MSとGC−MS）
環境時代の新しいバイオテクノロジーをঊ͈‫ܥ‬ෝͬ૽ևഎͅ‫̹ͤ͛ޑ‬Ȃ৻̹̳͛ͤͥম
子の機能を人為的に強めたり、弱めたりする創出する̦‫خ‬ෝ̳́ȃ̭̠̱̀ං̹ͣͦయ৫٨་૒໤
事が可能です。
こうして得られた代謝改変植今後の展開ఘ́Ȃ͈̠̓͢ͅ໤ৗ୆ॲෝႁ̦་‫̥̳ͥا‬物体で、どのように物質生産能力が変化する࡛हȂ൚ࡄ‫ݪ‬ΈσȜί͉૒໤͈࢕଼ࣣෝ
環境時代の新しいバイオテクノロジーを創ɟɟɟͬ಺͓̞̳̀͘ȃ࡛हȂِș̦৾ͤழ̞ͭ́ͥ
かをメタボローム解析により調べています。
現ႁ͈௩‫ޑ‬Ȃ၉௠႒̦ैͤ੄̳΃Ϋਡ໤ৗ͈య
出する͈͈֚͜႕̱͂̀Ȃळ༾ඤ͈ॸ‫ࡓۺا‬฽؊ͬ
在、我々が取り組んでいるものの一例として、◆◆◆৫ࡄ‫ݪ‬Ȃ૽͈ෂႹࠫ୞͈ࡔ֦̈́ͥͅΏν;ॸ

変化に応答し、それぞれの生活環境に適応し་‫ͅا‬؊൞̱Ȃ̷̸͈ͦͦ୆‫ͅޏ۪ڰ‬ഐ؊̱ংͥ༞ࣖள႒͈య৫٨་̦̜̳ͤ͘ȃಎ́͜Ȃ
細胞内の酸化還元反応を司る補酵素である‫܄‬ခၾͬ૒໤̥ͣࡘઁ̵̯ͥࡄ‫ݪ‬Ȃ૒໤͈̾
現在、当研究グループは内閣府の「最先て進化してきたと考えられています。
植物の環̀ૺ‫̢̳̞̀ͦͣ͘ࣉ̧̹̱͂̀ا‬ȃ૒໤͈۪ဩႂఘඤͅంह̳ͥŏłŅő଼ࣣͅ‫ࣖͥͩ۾‬NADP(H)の代謝改変があります。
中でも、葉̩ͥডৗ͈ၾ͞଻ৗͬ٨ၻ̳ͥࡄ‫৾̓̈́ͅݪ‬端・次世代研究開発推進プログラム」に採択

近年、大気中の二酸化炭素濃度の上昇が境応答の機構を分子レベレで解明し、得られ‫ޏ‬؊൞͈‫ͬࢹܥ‬໦ঊτατٜ́ྶ̱Ȃංͣͦள͈൱̧ͬ‫͂ͥ͛ޑ‬Ȃ࢕଼ࣣ͞ͺηΦॸ଼ࣣ̈́
緑体内に存在するNADP合成に関わる酵素ͤழ̞̳ͭ́͘ȃ࣭ඤ‫͈ٸ‬ఱ‫ڠ‬Ȃࡄ‫ݪ‬ਫ਼൝͈͂
され、植物の光合成能力を高めるための研究社会的問題として取り上げられています。
そた知見を元にス
トレス応答性の変化した植物̹౶ࡉͬࡓͅΑΠτΑ؊൞଻͈་‫̹̱ا‬૒໤͈֚̓ষయ৫ࠏ̦‫̥ͣͅྶ̦̭̳͂ͥا଻ڰ‬の働きを強めると、光合成やアミノ酸合成など‫ވ‬൳ࡄ‫ͤ͢ͅݪ‬Ȃ૒໤͈အș̈́ෝႁͬခ࢘၌に取り組んでいます。
また、国内外の大学、研のため、二酸化炭素を吸収し、有機物生産をを育種する研究を行っています。
例えば、色々ͬ֗ਅ̳ͥࡄ‫̳̞࣐̀̽ͬ͘ݪ‬ȃ႕̢͊Ȃ૗ș̱̹̈́ͤ͘ȃ࡛हȂκΟσ૒໤ͬঀ̹̽‫ࢹܥ‬ٜの一次代謝系が活性化することが明らかになဥ̳̹͈ͥ͛ࡄ‫̧̳̞̀͛͘ૺͬݪ‬ȃ
究所との共同研究により、植物の様々な能力行う植物の生理機能が注目を集めています。

な環境ス
トレスは活性酸素種を植物細胞内۪̈́‫ޏ‬ΑΠτΑ͉‫ॸ଻ڰ‬ளਅͬ૒໤ळ༾ඤ

ྶ̥ͣȂͤ͢৘ဥ‫ͬا‬փে̱̹ै໤ͬဥ̞̹りました。
現在、モデル植物を使った機構解明を有効利用するための研究を進めています。

我々は、植物の環境応答の分子機構を解明で発生させ、それらが様々な障害を細胞にも́อ୆̵̯Ȃ̷̦ͦͣအș̈́વ‫ͬٺ‬ळ༾͜ͅࡄ‫͂͒ݪ‬ജ‫̳̭̞̱́ͧ͂ͥ̀ٳ‬ȃ
から、より実用化を意識した作物を用いた研これらで培われた技術を元に、希少植物種のし、不良環境でも生育可能な植物や、高収量たらすことによって、植物の生育不良や収量の̹̳̭ͣ͂̽̀͢ͅȂ૒໤͈୆֗ະၻ͞ਓၾ͈究へと展開しているところです。

保全や新たな環境浄化技術の創出に結びつ性を示す高バイオマス植物の開発へと結び低下が引き起こされます。
我々は、酸化ストレ೩‫̧̳̯̭̦ͦܳ֨͘ئ‬ȃِș͉Ȃॸ‫ا‬ΑΠτ

特徴と強みくような技術開発を目指してさらに研究を進つく研究を目指しています。

スに対する耐性を付与する因子として、
BI-1とᾼచ̳ͥఛ଻ͬັဓ̳֦ͥঊ͈‫ܥ‬ෝٜଢ଼

特徴と強み代謝改変植物のメタボローム解析めていきます。

いう遺伝子の機能解析を長年にわたって行っͬಿා̧̹࣐̱̹ͩ̽̀̽̀͘ͅȃड߃͉́Ȃɟɟ
代謝改変植物のメタボローム解析

実験室の様子

79
71

今後の展開

植物は固着生活を営むため、種々の環境૒໤͉ࡥ಍୆‫̹͚͛אͬڰ‬Ȃਅș͈۪‫ޏ‬（1）
環境ストレス耐性植物の分子育種ĩĲĪġ۪‫ޏ‬ΑΠτΑఛ଻૒໤͈໦ঊ֗ਅ

代謝改変による環境ストレス耐性、高収量ĩĳĪġయ৫ࢥ‫ͥ͢ͅڠ‬૒໤໤ৗ୆ॲෝႁ͈٨་（2）
代謝工学による植物物質生産能力の改変てきました。
最近では、この因子は細胞内で脂̭͈֦ঊ͉ळ༾ඤ́ডৗయ৫ࠏͬ΋ϋΠυȜ◆◆ِș͈ࡄ‫ݪ‬ΙȜθ͉́Ȃ૧ܰ૒໤ͬै੄

質代謝系をコントロールすることによって植物σ̳̭ͥ͂̽̀͢ͅ૒໤ळ༾͈ΑΠτΑ؊൞଻̱Ȃయ৫་൲ٜଢ଼࣐̠́͘ΜȜσ֚ͬ೒ͤခ
我々の研究チームでは、遺伝子改変植物細胞のストレス応答性を変化させていることがͬ་‫̵̦̭̞̯͂ͥ̀ا‬໦̧̥̱̹̽̀͘ȃ̭͈̱̞̳̀͘ȃ̯ͣͅȂ΅λάρςȜഩ‫חܨ‬൲ৗၾ
を作出し、代謝変動解析まで行うツールを一分かってきました。
この遺伝子の機能を変化さ֒ഥঊ͈‫ܥ‬ෝͬ་‫̵̹̯ا‬κΟσ૒໤͈ড໦ଢ଼ࠗȪńņĮŎŔȫȂ΄Α·υζΠΈρέৗၾ໦
通り有しています。
さらに、キャピラリー電気泳せたモデル植物の脂質成分分析を行うと、スৗ଼໦໦ଢ଼࣐̠ͬ͂ȂΑέͻϋΌডৗ̞̠͂අଢ଼ࠗȪňńĮŎŔȫȂ‫ס‬ఘ·υζΠΈρέৗၾ໦ଢ଼
動質量分析計（CE-MS）、ガスクロマトグラ

フィンゴ脂質という特殊な脂質の量や組成がਂ̈́ডৗ͈ၾ͞ழ଼̦་‫̹̱̞̱̀͘ا‬ȃডࠗ ȪōńĮŎŔȫ̞̹͂̽୆ఘ໤ৗ͈೰଻೰
フィ質量分析計（GC-MS）、液体クロマトȆグラ変化していました。脂質は細胞膜を構成してৗ͉ळ༾྄ͬࢹ଼̱̞̭̥̀ͥ͂ͣȂ‫͈ٮٸ‬་ၾ௡౾ͬခ̱̞̹̀ͥ͛ȂΨͼ΂Ξ·ΦυΐȜ
フィー質量分析計（LC-MS）といった生体物いることから、外界の変化を真っ先に感受する‫ͬا‬૯̽୶ۜͅ਋̳ͥાਫ਼̳́ȃ̭͈ডৗ͈͈਀༹̽̀͢ͅ‫ٳ‬อ̱̹୆໤͈య৫་൲ͬ
質の定性・定量装置を有しているため、バイオ場所です。
この脂質の組成を変化させることにழ଼ͬ་‫̵̭̯̀̽͂ͥ͢ͅا‬Ȃ૒໤͈۪‫ޏ‬Αအș̈́࿂̥ͣ௴̢̭̦ͥ͂‫خ‬ෝ̳́ȃ
テク
ノロジーの手法によって開発した植物によって、植物の環境ストレス応答性を改良するΠτΑ؊൞଻ͬ٨ၻ̧̳̭̦ͥ͂́ͥ͂ࣉ̢Ȃ

おける代謝変動を様々な面から捉えることがことができると考え、研究を進めています。
ࡄ‫̳̞̀͛͘ૺͬݪ‬ȃ

可能です。

材ナ料ノテクノロジー・境■産業界の相談に対応できる技術分野
代謝物解析、脂質分析、植物遺伝子解析

植物栽培室で育成中のイネ

境

環

代謝物の定量・定性解析に使用する質量分析装置（写真に写っているのはCE-MSとGC−MS）■キーワード
植物分子生物学、メタボローム解析、遺伝子組換えエネル
ギー

技製術造︵ものづくり︶社
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基盤

フロン
ティ
ア

植物の葉緑体は物質の生産工場；光エネルギを使って様々な物質生産を行う葉緑体は、次世代植物代謝工学のターゲットとなっています。人にとって有用な生理物質を葉緑体に生産させることができるようになるかもしれません。

植物の葉緑体は物質の生産工場；光エネルギーを使って様々な物質生産を行う葉緑体は、次世代植物代謝工学のターゲットとなっています。人にとって有用な生理物質を葉緑体に生産させることができるようになるかもしれません。

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