研究紹介

 

(学生向け)




(1)はじめに:研究って何?


(2)はじめに:植物生理学者が為替変動を解析すると、、、




研究紹介


植物の環境適応能力を探る



 植物は芽生えた場所で一生を過ごさなくてはいけません。



 温度変化や雨風・乾燥、栄養不良、さらに薄暗かったり明るすぎたりする光環境など望ましくない外部環境に対して、動物なら移動するということで対応することが出来ますが、植物にはそれが出来ません。そのかわりに植物には極めて高い環境適応能力が発達しています。その能力のもととなっているのが環境変化に対する遺伝子発現調節のシステムです。多様な環境変化に対応して複雑な遺伝子発現調節を行うことで生存率を高め最大限に生育していくことが可能になります。


 植物の転写調節は核で行われます。核はゲノム情報をもとに細胞全体・個体の活動をすべて指揮しています。細胞の中での役割から、葉緑体やミトコンドリアはエネルギー工場、核はヘッドクォーターと例えられています(Albert L. Lehninger)。


 植物の環境変化に対する核での転写応答の研究は各論としては1980年代から少しづつ進められてはきましたが、未だにその全体像(転写ネットワークといいます)は不明のままです。当研究室では現代生物学の様々な技術(最新の外部技術であったり、研究室で開発したオリジナルな技術であったりしますが)を駆使して、「植物の環境適応」の中心部を解明しようとしています。


 研究室のテーマとしては下記の4つがあります。分子生理学の研究室ではありますが、ゲノム機能科学、ゲノム情報科学の比重が強いです。技術開発も行います。研究の間口は広いので、その中から自分の興味に合った研究テーマを選択してもらえればそれで構いません。是非とも研究活動にやりがいを感じて下さい。


(1)葉緑体の活動制御に関わる生理学

 ・環境ストレスに対する光合成装置の適応機構の解析

 ・葉緑体から核へのフィードバック制御機構の解析

 ・集団遺伝学的な方法(GWAS、エコゲノミクス)による植物の環境適応機構の解析

 ・光ストレス応答を利用した作物育種(収量・劣悪環境耐性・二次代謝産物)

 ・微細真核藻類を用いたバイオエネルギー生産

 ・環境ストレスをモニターするための分子プローブ開発

  

  参考文献

       Endocytobiosis Cell Res 15, 438-452, 2004.  pdf

        Plant Cell Physiol 44, 963-974, 2003.  PubMed  pdf

        Photochem Photobiol 77, 668-674, 2003.  PubMed  pdf

        Photochem Photobiol 77, 226-233, 2003.  PubMed  pdf

        Plant J 32, 631-639, 2002.  PubMed  pdf

        Genes Cells 6, 607-617, 2001.  PubMed  pdf














(2)ゲノムワイドな植物プロモーター研究

 ・プロモーター構造の認識と予測

 ・進化におけるプロモーター配列のゆらぎと淘汰圧の発生・消失に関する研究

 ・プロモーター領域の品種間差についての比較ゲノム、情報基盤整備

 ・植物プロモーターの機能解析

 ・植物プロモーターリソースの作出とその利用

 ・植物プロモーターデータベース(ppdb)の拡張、各種作物への対応

 ・マイクロアレイ解析の支援ツールの開発

 ・植物プロモーター工場: 合成プロモーターを用いた植物の環境応答に関わる

  転写ネットワーク解析

 ・植物転写制御因子cDNA大規模コレクションを用いたシス〜トランス解析


  参考文献

        高等植物におけるpol-II依存性プロモーター pdf

        BMC Plant Biol 11, 39, 2011 PubMed pdf

        Plant J 60, 350-362, 2009  PubMed

        Nucleic Acids Res 36, D977-D981, 2008.  PubMed  pdf

        Nucleic Acids Res 35, 6129-6226, 2007.  PubMed  pdf

        BMC Genomics 8:67, 2007.  Journal Site  pdf 

        Plant J 35, 273-283, 2003. PubMed  pdf














(3)生態ゲノム科学っぽい研究

 近縁種間の比較ゲノムや種内ゲノム多型に

ついての研究。野生植物の観察や採集も行い

ます。材料はシロイヌナズナとハタザオ属数

種。傍目には遊び半分の活動に見えるかも知

れませんが、そういう面もあります。





(4)光合成ウミウシ

 「盗葉緑体」という細胞生物学上非常に特異な現象によりウミウシ(巻貝の仲間)が光合成できるようになります。外部研究室(京都府大/名大、千葉大、奈良女子大など)との共同研究によりその謎に迫っていこうというプロジェクトです。 遊び半分の活動に見えるかも知れませんが、(以下略)。


  参考文献

        Endocytobiosis Cell Res 19, 112-119, 2009. pdf

        Someone 6, 34, 2008.  pdf

        うみうし通信 60, 10-11, 2008.  pdf

        光合成研究 18, 42-45, 2008.  pdf

      





参加学会

日本植物生理学会、日本遺伝学会、日本分子生物学会、イオンビーム育種研究会、日本光合成学会、 日本植物病理学会、 国際細胞共生学会



共同研究先

名古屋大学遺伝子実験施設、 九州大学農学研究科、 奈良先端大学院大学バイオサイエンス研究科、日本大学生物資源科学部、産業総合研究所、理化学研究所環境資源研究センター、理化学研究所バイオリソースセンター、理研バイオマス工学研究プログラム、農業生物資源研究所、国際農林水産業研究センター(JIRCAS)、 奈良女子大学理学部、日本女子大学理学部、 京都大学理学研究科、 東京農業大学東京大学生物資源ゲノム解析センター、 京都府立大学生命環境科学研究科、 Jena University、 Hungarian Academy of Science、他



メモ

・生命情報解析の分野は外部の研究室と共同研究することが多いのが特徴です。貴重な機会ですので、研究室のメンバーには積極的に外部研究者と接してもらうといいんじゃないかと思います。特に政府系や企業の研究者との交流は得るところが多いです。共同研究というのは契約書を交わしてから進めるものもあるくらいで100%「ビジネス」です。関わる以上はそれなりの責任を背負って作業していかなければなりませんが、そういう状況に身を置くことは自身の成長にとってプラスになることが多いようです。


・研究室としては分子生物学・ゲノム科学的な実験とコンピューターを使う生命情報解析を組み合わせて運営しますが、一人ですべての技術をカバーする必要はありません。実験だけ、コンピューター解析だけ、というので全く問題ありません。


・プログラミングの出来る学生、Unix(Linux)を扱える学生は特に歓迎します。やりがいのあるテーマが沢山あります。





キーワード

植物 環境ストレス 光ストレス 光障害 光酸化 葉緑体 チラコイド 光合成 転写 転写応答 転写制御 プロモーター 葉緑体シグナル フィードバック クロロフィル カロテノイド 活性酸素 過酸化水素 ラジカル ビタミンC アスコルビン酸 ビタミンE トコフェロール アンテナ LHC ELIP OHP SEP フラボノイド リグニン 生合成 調節 光合成阻害剤 バイオディーゼル バイオ燃料 代替エネルギー バイオリファイナリー

植物ゲノム バイオインフォマティクス LDSS モチーフ抽出 転写制御配列 シス配列 転写ネットワーク 合成プロモーター  プロモーター進化 エコゲノム ゲノムワイド関連解析 GWAS

ウミウシ 嚢舌目 盗葉緑体 葉緑体ファーム 細胞内共生 オルガネラ

 
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