研究内容


(1)雌雄異株植物における性決定機構の解明

 食用アスパラガス(Asparagus officinalis)は個体によって雌雄が分かれている雌雄異株植物です。遺伝学的解析から食用アスパラガスの雌雄性は性染色体上に座上する1遺伝子座によって決まっていることが示されています。食用アスパラガスの性決定遺伝子座にはどのような遺伝子があるのでしょうか? またこの遺伝子はどのように雄花や雌花を形作っているのでしょうか。
 一方、食用アスパラガスが属するアスパラガス属植物は100種以上知られていて、その中には食用アスパラガスのような雌雄異株植物と、観賞用のアスパラガス・スプレンゲリー(Asparagus densiflorus)のような両性花植物とが混在しています。雌雄の花の形態や分子系統解析から雌雄異株のアスパラガス属植物は両性花のアスパラガス属植物から進化してきたことが示されています。 両性花の植物がある日突然、雌雄異株に変異したとは考えられません。雌雄異株のアスパラガスは一体どのようにして生まれてきたのでしょうか?
 これらの疑問に答えるために、私たちのグループでは、食用アスパラガスの性決定遺伝子の単離解析、 そして花器官形態形成に関与する遺伝子群の解析を行うことにより、雌雄性分化の分子メカニズムを明らかにしようとしています。

私たちのグループでは以下のテーマを中心に研究しています。

この研究にはどんな意義があるのでしょうか?

基礎的な観点から、、、

 性が分かれている植物はイチョウや食用アスパラガス以外にも多々ありますが、性決定遺伝子や性決定機構が明らかになっているものはありません。本研究により、食用アスパラガスの性決定のメカニズムが明らかにされれば、植物で最初の発見となるでしょう。また雌雄異株植物が両性花植物からどのように生じたのかが明らかになれば、生物の性がなぜ進化したのかという難問に対する答えの一端が得られると期待されます。

応用的な観点から、、、

 食用アスパラガスは雌株よりも雄株の方が収量が高いことが知られていますが、播種してから2ー3年後に初めて花をつけるまで各個体の雌雄が判別できないので、食用アスパラガスの品種育成には早期雌雄判別法の確立が望まれています。食用アスパラガスの性決定に関与する遺伝子が単離されれば、この遺伝子を直接マーカーに用いた早期雌雄判別法を確立することができるとともに、形質転換法を用いてこの遺伝子の発現を調節することにより、雌雄のアスパラガスを自由に作出することも可能になるかも知れません。さらにこの遺伝子を他の作物に遺伝子導入して雌雄の形質転換作物を作出することにより、F1雑種育成に応用することが可能となり、育種学上非常に重要な遺伝子となり得るでしょう。



(2)単子葉植物における花被形成機構の解明

 一般的に双子葉植物の花被はがく片と花弁に分かれています。しかし、被子植物の中にはそう簡単に区別することができない花被を発達させる植物があります。例えば、単子葉植物のユリやホトトギスの花はがく片・花弁が発達する位置に花弁状の花被片を発達させ、二層の花弁状花被となります(図)。また、単子葉植物の中にもツユクサ、サギソウ、オオバナノエンレイソウなど、がく片と花弁が明瞭に区別できるもの(図)があり、花被の形態は様々です。
 私たちは、二層の花弁状花被を有する単子葉植物を材料に用いて、花被形成を制御する分子メカニズムと花被形態の多様化を引き起した要因の解明を目的に研究を行っています。これまでに、花被形態の多様化はABCモデルに関与する遺伝子のうちB機能遺伝子ホモログの発現領域の変化と密接に関連がある事を明らかにしています。
 また、急速に進歩した植物への遺伝子導入技術を用いて花器官形成に関わる遺伝子の発現を制御する研究も行っており、「花の形を自在に変える育種」が可能となる日も近いかも知れません。

ユリ

オオバナノエンレイソウ