2005年4月に「植物生殖遺伝分野」としてスタートし、2018年4月の研究科改組に伴い、「植物生殖システム分野」に変更しました。2024年4月から分野の菅野准教授が独立分野を持つことになり、また、新たに林助教を迎えるに当たり、「植物生殖システム分野」に変更し、植物の生殖形質について、新しい挑戦を行います。

被子植物のほとんどは雌ずい、雄ずいが1つの花の中に同居する「両性花」を形成します。この構造は自己花粉で受精ができる便利な仕組みですが、一方で自殖弱勢など遺伝的多様性が減少する危険性もあります。そうしたことから、植物は進化の過程において、両性花でありながら、他殖もできる仕組みとして、「自家不和合性」のような仕組みを構築してきました。自家不和合性とは、雌雄両生殖器官が機能的、形態的に正常であるにもかかわらず、自己花粉では受精できず、非自己花粉で受精ができるというものです。これまでの自家不和合性研究の歴史を振り返ると、5% CO2処理、老花受粉などで自家不和合性が打破される現象は見出されていますが、自家不和合性の自己非自己を識別する分子メカニズムの解明に「遺伝学」を主力とした研究に注力したことから、そもそも、花粉と雌ずいの乳頭細胞での水のやりとりなど、「細胞生理学的なアプローチ」「生化学的なアプローチ」が欠落していました。

これまで通り、遺伝学的手法を用いるわけですが、「細胞生理学」「生化学」などの手法も研究室で扱えるようにするとともに、外部との共同研究で「情報科学」「有機合成化学」「イメージング」との融合的な研究も展開したいと思っています。植物が根を生やしたところでその環境に適応した生殖システムを構築したことが、現在のような植物の繁栄の基礎になっています。植物の生殖システムが有する奥深さを理解し、その仕組みを品種改良の現場に10年、あるいは30年後に活かされる植物の生殖の仕組みを解明したいと思っております。

当研究室の教授・渡辺正夫は本学農学部で研究室配属後、故・日向康吉博士（当時東北大教授、のち同大名誉教授）の指導の下、「アブラナ科植物の自家不和合性」について研究をはじめました。博士課程から助手時代には、磯貝彰博士（当時東京大助教、のち奈良先端大・名誉教授）との共同研究により自家不和合性関連遺伝子の同定を経て自身の研究の基礎を構築しました。その後、1997年に岩手大・農学部へ異動（准教授）し、現職（教授）に至るまで一貫して「アブラナ科植物の自家不和合性」及び、それらに関わる形質に関する研究を展開してきました。この間、東京大・高山教授、大阪教育大・鈴木教授、スイス・チューリッヒ大・清水教授などとの共同研究により、自家不和合性に関して、エポックメイキングな研究成果を得ています（雌雄の自家不和合性因子の同定、雌側自家不和合性因子下流因子の同定、花粉側S対立遺伝子の優劣性分子機構、新規一側性不和合性の雌雄因子の同定など：Nature 2000, Nature 2001, Science 2004, Nature Genet. 2006, Nature 2010a, 2010b, Nature Plants 2016, Nature Plants 2017）。最終的には、「アブラナ科植物の自家不和合性」の分子機構の全容を解明したいと考えています。

渡辺教授にとって「アブラナ科植物の自家不和合性研究」は、研究の軸であるとともに、新規研究テーマを展開するきっかけを与えてくれるものでもありました。「生殖器官特異的遺伝子」・「低分子RNA」の網羅的同定・解析(FEBS Lett. 2002, Genes Genet. Syst. 2004a, 2004b, PCP 2008a, 2008b, PCP 2009, PLoS One 2011, PCP 2013, PCP 2015, GGS 2016)、「QTL解析とゲノム解析の融合」(GGS 2016)、「文理融合による植物生殖システムにおける新領域創成」などを、「アブラナ科植物の自家不和合性」研究と平行して行ってきました。この中で、様々な分野のエキスパートである研究者と共同研究を行い、渡辺教授の領域横断的研究スタイルの基礎となりました。渡辺の師匠である、故・日向康吉博士の言葉に"餅は餅屋"というものがあり共同研究を重視するスタイルが受け継がれています。

現在では本学附属農学研究所の由来を知る人は少なくなりました。研究の背景やつながりは、今までにない新たな展開に繋がることがあります。渡辺教授が現在在籍している生命科学研究科本館の前身は1940年に設置された東北大学附属農学研究所でした。当時、この場所でアブラナ科植物を用いた「ゲノム分析」の研究を精力的に行っていたのが水島宇三郎助教授(後の本学農学部作物遺伝育種学研究室・初代教授)でした。水島博士は前任地の農事試験場において、永松土己博士・禹長春博士（当時の室長）とともにBrassica属作物の交雑特性をゲノム構造から導いた「禹の三角形」の解明に寄与しています（U 1935）。「禹の三角形」はBrassica属植物の類縁関係を交雑による染色体の対合で明らかにしたものです。水島教授から日向教授へと繋がるアブラナ科植物の基礎研究、現在可能な技術でさらに領域横断的に進めたいと考えています。

以上、新分野の開設を機にアブラナ科植物を材料とした新機軸を構築しつつ、新たな材料も取り入れつつ新しい時代の「分子育種」にも貢献できる研究室を目指したいと考えています。

詳細は以下を参照下さい。