主な研究テーマ

イネの低温鈍感力

イネは亜熱帯原産の植物であり、北海道で稲作をするには低温障害が大きな問題となります。イネは開花2週間前の‘穂ばらみ期’が最も低温に弱い時期とされています。植物が様々なストレスに対して、積極的に応答することで耐性を得ているという考え方から、ほとんどの研究は耐性遺伝子の発見および導入を行っています。私たちは低温ストレスを感じないことでストレス耐性を示す‘低温鈍感力’という、従来の考え方と異なる例を発見しました。また、低温障害には穂ばらみ期耐冷性の向上だけでなく早生化による晩夏~秋の低温回避も有効な方法です。そのため、日長や温度条件と生育速度の関係を調査し、出穂期の調整についてより理解を深めようとしています。

イネゲノムに内在する化石化ウイルス

植物ゲノムには、過去の感染により内在化したウイルスが「化石化ウイルス」として多数存在し、様々な研究に利用されています。化石化ウイルスとして知られる内在性イネツングロバシリフォームウイルス様配列(eRTBVL)を多く持つアジアイネはそのウイルス病に強く、ほとんど持たないアフリカイネは弱いことが報告されています。本研究では、eRTBVL配列がウイルス免疫機構に関与していると考え、eRTBVLコピー数の異なるイネ集団の作成や、トランスポゾンディスプレイ法によるeRTBVLコピー数の同定・接種試験などから、eRTBVL配列の機能の探索を行っています。

キンギョソウトランスポゾンTam3の転移制御の解析

育種において重要となってくる遺伝変異を作り出しているひとつの現象として、動く遺伝子(トランスポゾン)の転移があります。実験材料であるキンギョソウにおいて、ある遺伝子座からトランスポゾン(Tam3)が転移すると、色素遺伝子が発現するようになり、花色が変化します。この転移は低温条件下で促進されます。当研究室ではキンギョソウを用いて、トランスポゾンがどのようなメカニズムでゲノム上を転移しているのかを解析しています。最終的には、トランスポゾンが新たな育種の形として成立することを目標として、研究を進めております。

葯培養とは

葯培養は、小胞子(未成熟花粉)の脱分化・カルス形成を経て、植物体を再生させる技術です。生殖細胞である小胞子に由来する植物体は、種子繁殖によって得られる個体とは異なる性質(アルビノ、高次倍数性など)をもつため、植物の生殖や分化を研究する上で恰好の材料となります。

低温処理が小胞子の脱分化を促進するメカニズムの解明

カルス形成率は葯培養の効率を左右する重要な要素ですが、低温や植物ホルモンによる処理が小胞子の脱分化をどのように誘導しているかは、実はよくわかっていません。私たちは、葯培養の前処理が小胞子の細胞可塑性に対してどのような影響を及ぼすか、ということに興味をもって研究を進めています。

種間雑種の葯培養に由来する再分化植物体の解析

アジアイネOryza sativa L.とアフリカイネO. glaberrima Steud.間の種間雑種F1は、正常な花粉を作らず、種子を全く実らせないことが知られています。私たちは、葯培養を用いることで、種間雑種F1の小胞子に由来する再分化植物体を得ることに成功しました。現在は、この植物体の特異なゲノム構成に着目した遺伝学的な研究を進めています。

イネ突然変異体を用いた遺伝子解析

遺伝・育種学的研究のためには,突然変異体が大切な材料となっており,私たちは様々な突然変異体を誘発し選抜しています。突然変異体では正常な遺伝子が変化して,遺伝子の機能を失ったり,その機能が低下したりしています。この変異体を調べることによってはじめてその遺伝子を認識し,調べることが可能になります。

イネの草型や小穂は収量に関わる重要な形質です。これらの形成には多くの遺伝子が作用しています。こうした遺伝子の機能を調べることは,育種の基礎として重要な研究課題であり,私たちはイネの形態に関する様々な突然変異体を使って研究を進めています。

(A)幼苗期のイネの葉に横縞状の退色を生じるゼブラ変異体。(B)イネの小穂構造に奇形を生じる変異体同士の交雑後代における様々な奇形小穂。(C)種子の大きさに変異が見られる変異体の検定。(D)水田における変異体の栽培と選抜の様子。

イネ生殖隔離障壁の理解と打破

生物には生殖隔離障壁と呼ばれる「種(しゅ)」の壁があり、遺伝子の自由な交換を妨げています。この「壁」は、種間交配により育種を行う際に大きな障害となります。私たちは、イネの生殖隔離障壁の一つである「雑種不稔性」(雑種の種子が実らないこと)をモデルケースにして、生殖隔離障壁がどのような分子機構で生じるのか、どうやって進化してきたのか、どうすれば打破することができるのか、ということをテーマに研究を進めています。

メコンデルタ沿海地方で栽培されるイネのゲノム解析と耐塩性評価

イネは、アジアで最も消費される作物です。とくにベトナムにおけるイネの生産は、ベトナムの人々だけでなく世界の食糧安全保障にとって重要とされています。しかし近年、ベトナム南部のメコン川下流地域(メコンデルタ)は、イネ生産に影響を及ぼしうる気候変動をはじめとした大きな問題に直面しています。私たちは、メコンデルタで維持されているイネ品種の多様性を評価することにより、問題の解決に寄与したいと考えています。
この研究では、

  1. メコンデルタのイネ系統の多様性を評価すること
  2. 高塩条件に耐性のあるイネ品種を見いだすこと

を目指しています。

葯培養によるO. sativa indicaとjaponica亜種間雑種に由来する倍加半数体の育成

小自作農の農家が改良された質の高い種子を利用できないことが、ザンビアのイネ生産を増加させる上で大きな制約となっています。しかし、伝統的な育種法による新品種の育成は、煩雑で、長い時間を要します。葯培養を利用すると、生産や育種に使用できる、遺伝的に固定された自殖系統をより迅速に生み出すことができます。私たちは、この研究を通して、ザンビアで使用できるイネ系統を作出したいと考えています。亜種間雑種の親系統には、栽培地域に適した特性(早生性や耐冷性、香り)をもつ品種を選んでいます。


北大農学部は、日本で最も早く育種学を開講したことで知られています。その流れを汲む植物育種学研究室は、植物の品種改良に携わる人材を数多く輩出してきました。私たちは、圃場や温室で丹念に植物を育て、実験室で丁寧に解析することを心がけて、品種改良に貢献する根の深い研究課題に取り組んでいます。伝統的に、イネを材料とした遺伝学的な解析を得意としています。分子遺伝学的な手法も積極的に取り入れ、奇抜で地に愛のついたアイディアから成果を出しつつあります。

土取り作業2017
ポプラ並木作業金岡くんご満悦
イネ交配2014夏
イネ交配2017夏
上川農業試験場での調査
実験室斉藤さん
DNAを覗く誰か
オスカーさん葯培養
ある午後5時学生部屋
Tamさん周さんお勉強
OB・OG勢揃い
北農研佐藤先生と藤村くん


学術研究員

  • Nguyen Thanh Tam
    研究テーマ:メコンデルタにおけるイネ栽培系統集団のゲノム構成と塩ストレスとの関連性

特別研究学生

  • Zhan Chengfang
    研究テーマ:
    1.イネの登熟に関する低温抵抗性/感受性系統の北海道系統間の交雑によるF2集団の選抜
    2.イネの低温ストレスに反応するトランスクリプトームの機械学習

研究生

  • Balimponya Elias George
    研究テーマ:東アフリカに適応する倍加半数体イネ系統の育成と葯培養過程で発生するアルビノの遺伝的原因の解析

博士課程 3年

  • 齋藤 希/SAITOU Nozomi
    研究テーマ:イネツングロ病抵抗性に関する準同質遺伝子系統を用いた small RNA解析
  • 金岡 義高/KANAOKA Yoshitaka
    研究テーマ:イネ小胞子からの植物体再生に関わる遺伝制御機構の統合的研究
  • 太田 雄也/OTA Yuya
    研究テーマ:多数イネの雑種系統を用いた新規育種学的アプローチ -種子発芽形質の評価と早生出穂性遺伝子座の抽出-

博士課程 2年

  • 國吉 大地/KUNIYOSHI Daichi
    研究テーマ:種間雑種の異常な花粉形成とそれに由来する倍数体植物の関係解明

博士課程 1年

  • 山森 晃一/YAMAMORI Koichi
    研究テーマ:イネの配偶子形成に対する低温ストレスの攪乱機構

修士 2年

  • 島﨑 優樹/SHIMAZAKI Yuki
    研究テーマ:イネの小胞子培養及び4倍体イネの解析
  • 坂口 俊太郎/SAKAGUCHI Shuntaro
    研究テーマ:北海道イネ系統間交雑に由来する極早生集団の遺伝解析

修士 1年

  • 北島 克哉/KITAJIMA Katsuya
    研究テーマ:アジアイネとアフリカイネのF1雑種由来二倍体再分化個体の共通ゲノム領域の解析
  • 三井 茂友/MITSUI Shigetomo
    研究テーマ:キンギョソウの温度感受性トランスポゾンTam3の転移を制御する宿主因子の探求
  • 池田 慧/IKEDA Satoshi
    研究テーマ:イネにおけるゼブラ分矮変異体の遺伝解析
  • Garcon Joseph Enoch
    研究テーマ:イネ小穂の形態形成に関わる変異体の遺伝解析(護穎と副護穎に着目して)
  • Wang Shasha
    研究テーマ:キンギョソウトランスポゾンTam3の転移を抑制するStabiliser遺伝子の機能解析
  • Myint Zin Mar
    研究テーマ:イネの雑種不稔性に関する分子遺伝学的研究

学部 4年

  • 河野 健太/KOHNO Kenta
    研究テーマ:北海道在来イネ系統の出穂性と温度に関する遺伝学的研究
  • 徳山 芳樹/TOKUYAMA Yoshiki
    研究テーマ:野生イネの分げつ開張性に関わる数理モデルの構築
  • 浅野 雛子/ASANO Hinako
    研究テーマ:キンギョソウトランスポゾンTam3に対する転移抑制効果を有する遺伝子座の解析
  • 星 咲良/HOSHI Sakura
    研究テーマ:飼料イネ4倍体の作出と農業的利用についての遺伝学的研究
  • 山口 圭太/YAMAGUCHI Keita
    研究テーマ:アフリカ野性・栽培イネを用いた雑種不稔性遺伝子の分子進化学的解析および倍数性個体における雑種不稔性の作用の解析
  • 永井 麻美子/NAGAI Mamiko
    研究テーマ:イネ小穂の形態形成に関わる変異体の遺伝解析(護穎と副護穎に着目して)

学部 3年

  • 神徳 雄太/KOTOKU Yuta
    研究テーマ:-
  • 高鳥 将希/TAKATORI Masaki
    研究テーマ:-
  • 伊藤 豪志/ITO Takeshi
    研究テーマ:-
  • 石原 萌/ISHIHARA Moe
    研究テーマ:-
  • 曵地 究/HIKICHI Kiwamu
    研究テーマ:-

住所

〒060-8589 北海道札幌市北区北9条西9丁目 北海道大学大学院農学研究院
応用生命科学部門 育種工学分野 植物育種学研究室

電話・FAX番号

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貴島:kishima*abs.agr.hokudai.ac.jp
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