植物分子生理学研究室
Lab for Plant Molecular Physiology, Fac Appl Biol Sci, Gifu University
山本研究室
研究室紹介（学生向け）
（１）はじめに：研究って何？
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
・葉緑体から核へのフィードバック制御
・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ディーゼル生産
・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
・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
参考文献
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）重イオンビーム育種のための基盤技術開発
・放射線を用いた変異育種を効果的に進めるための技術開発
参考文献
Plant Biotech 25, 113-117, 2008. pdf
RIKEN Accel Prog Rep 39, 135, 2006. pdf
（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。
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、日本育種学会、日本植物病理学会、国際細胞共生学会、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
共同研究先
京都府立大学生命環境科学研究科、名古屋大学遺伝子実験施設、理化学研究所植物科学研究センター、理化学研究所バイオリソースセンター、農業生物資源研究所、日本女子大学理学部、 奈良女子大理学部、 静岡大学農学部、東京大学医科学研究所、等
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っています。特に大学以外の政府系や企業の研究者との交流は得るところが多いと思います。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
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
重イオンビーム 育種 変異 放射線 サイクロトロン 仁科
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
