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。

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。

葯培養における小胞子脱分化機構及び再分化植物体の解析

 成熟する前の花粉が詰まった葯という袋を培養すると何が起きるか知っていますか?カルスという初期化された細胞の塊を経た後に植物体ができるのです。この植物体はほとんどが普通の植物体そっくりに育つのですが、一部は通常の植物体とは異なる性質(アルビノや、染色体数を多く持つ高次倍数性)をもつことがあり、植物の生殖や成長過程を研究するヒントの詰まったとても興味深い材料になります。本チームでは葯培養を駆使して、後代種子を作出できないアジアとアフリカの栽培イネ種間雑種から子孫を作ったり、高次倍数体イネを開発したりしてきました。さらに高次倍数体でみられる減数分裂異常の観察や、カルス形成メカニズムの究明、アルビノが発生する原因を探ることにも力を入れています。

イネの生殖隔離障壁を理解し、打破することで育種に貢献する

 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。現在は、アフリカのイネとアジアのイネの雑種不稔遺伝子に着目し、遺伝子の単離、突然変異処理とゲノム編集による雑種不稔の緩和に取り組んでいます。

イネ突然変異体を用いた遺伝子解析

 遺伝・育種学的研究では,突然変異体が大切な材料となっています。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。イネの草丈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おり、その機能を調べることは,育種の基礎として重要です。私たちは様々に誘発・選抜されたイネの形態に関する突然変異体を研究に利用しています。その中でも、葉緑素に異常が起こり白い横縞が生じる(ゼブラ)変異体と、小穂の外側器官が伸長する変異体に関して、形態学・遺伝学的な解析を重点的に進めています。

数理モデルを用いて植物の「かたち」と「動き」の本質に迫る

 植物の複雑な「かたち」や、「動き」は、どのようにコントロールされているのでしょうか?私たちは、数理モデリングという手法を用い、植物のかたちや動きを計算機で再現することで、その本質的なメカニズムを探りたいと思っています。かたちや動きを把握するために必要な計測手法の開発も行っています。また、モデルを利用することで、植物の進化など、再現が不可能な現象の理解も行いたいと考えています。個々の研究に合わせて、イネ・ダイズなど、様々な作物を用います。かたちと動きのメカニズムを知り、これまでにない作物の創出を目指します。


北大農学部は、日本で最も早く育種学を開講しました。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多く輩出してきました。

SDGs総裁ベライ氏来訪
イネの交配2018
ストレスチーム田植え
ドローンで撮影した集合写真
ビニールハウスの設営
移動中
山森さんパソコン作業
修論発表会後の集合写真
北島さん実験
國吉さんイネの交配


研究員

  • 徐 美蘭/ Meilan Xu
    研究テーマ:イネの葯培養過程における小胞子の脱分化に関するメカニズム
          The mechanism of microspore dedifferentiation in rice anther culture

研究生

  • 崔 寛/CHOI KWAN
    研究テーマ:O.sativaとO.glaberrima種間雑種不稔性に関する分子遺伝学的な研究
          Molecular genetic studies on hybrid sterility between O.sativa and O.glaberrima
  • Thet Htar san
    研究テーマ:Integrated Molecular Breeding Studies on Rice of Myanmar
  • Md. Imdadul Hoque
    研究テーマ:北海道イネ系統を用いた出穂に関連する感温性遺伝子の同定
          Identification of the gene for thermosensitivity associated with heading in       Hokkaido rice varieties

博士課程 3年

  • Elias George Balimponya
    研究テーマ:Whole Genome Sequencingを利用したイネ育種家種子におけるアルビノの原因と
          突然変異発生機構の究明
          Determining the cause of albino in rice breeder’s seeds and elucidating natural
          mutation incidence using Whole Genome Sequencing  

博士課程 1年

  • 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
          Functional analyses of the Stabiliser genes that suppress transposon Tam3
          activities of Antirrhinum majus
  • Zin Mar Myint
    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
          MOLECULAR GENETIC STUDIES ON STERILITY LOCI IN HYBRIDS BETWEEN
          RICE COMBINATIONS
  • 徳山 芳樹/TOKUYAMA Yoshiki
    研究テーマ:数理モデリングによるイネの形態形成機構の解明
          Computational modeling of morphodynamics in rice

修士 2年

  • 石原 萌/ISHIHARA Megumi
    研究テーマ:アジアイネとアフリカイネの種間雑種および四倍体イネにおける減数分裂異常の
          細胞遺伝学的解析
          Cytogenetical analyses of meiosis abnormality in Asia-Afirica interspecific rice
          and autotetraploid rice
  • 神徳 雄太/KOHTOKU Yuta
    研究テーマ:イネゲノムに内在する化石ウイルス断片の自然免疫機構獲得への適応進化
          Adaptive evolution of fossil virus segments endogenous to the rice genome
          toward acquisition of innate immunity mechanism
  • 高鳥 将希/TAKATORI Masaki
    研究テーマ:北海道イネ系統群における出穂性と耐冷性の関連性
          Genetic association with flowering and cold tolerance in Hokkaido rice varieties
  • 曵地 究/HIKICHI Kiwamu
    研究テーマ:3Dデータによる新規フェノタイピング方法の構築 / 数理モデルによる大豆種子
          形成機構の解明 / イネ捻れ葉変異体の遺伝および表現型解析
          Build New Phenotyping Methods with 3D Data / Computational Modeling of the
          Mechanism of Soybean Seed Formation / Genetic and phenotypic analysis of rice
          twisted leaf mutants
  • 蓑内 ゆい/MINOUCHI Yui
    研究テーマ:アジアイネとアフリカイネの種間雑種の種子稔性に関連する遺伝的機構の解明
          Elucidation of the genetic mechanism associated with seed fertility in the
          interspecific hybrids of Asia-African rice.
  • 周 帥宇(Zhou Shuaiyu)
    研究テーマ:キンギョソウのトランスポゾンTam3の温度依存性転移を制御する転移酵素遺伝子の
          系統発生学的研究
          The phylogenetic analysis of Tam3 transposase responsible for low-temperature
          dependent transposition in Antirrhinum

修士 1年

  • 伊藤 豪志/ITOH Takeshi
    研究テーマ:イネの葯培養過程で観察される小胞子のゲノム動態
          Genomic dynamisms of microspores during rice anther culture
  • 大町 美空/Omachi Miku
    研究テーマ:野生イネの草姿を支配する遺伝機構の数理モデル解析
          Computational modeling of genetic factors controlling the shape of wild
          rice plants.
  • 青木 咲恵/AOKI Sae
    研究テーマ:イネの種間雑種における雌性配偶子致死の分子遺伝学的解析
          Molecular genetic analysis of the femele gametes abortion in interspecific
          rice hybrids.
  • 井口 こころ/IGUCHI Kokoro
    研究テーマ:イネの種間雑種強勢の遺伝基盤
          Genetic basis of the interspecific hybrid vigor in rice
  • 田邉 琉哉/TANABE Ryuya
    研究テーマ:キンギョソウのトランスポゾンTam3に働く転移抑制遺伝子Old Stabiliserの機能解明
          Elucidation of the mechanism of Old Stabiliser gene which suppresses activity of
          transposon Tam3 in Antirrhinum 
  • 工藤 七海/KUDO Nanami
    研究テーマ:イネ葯培養の効率化に関係する原因遺伝子の同定
          Identifications of the causative genes associated with the traits on rice anther
          culture efficiency
  • 平野 翔也/HIRANO Shoya
    研究テーマ:四倍体イネ品種の形質評価と胚乳形成に関する遺伝育種学的研究
          Genetics and breeding studies on phenotipic characteristics of tetraploid rice
          varieties and endsperm development
  • Kayyis Muayadah Lubba
    研究テーマ:イネの低温感受性に関与する遺伝子の機能解析
          Functional analyses of the rice genes affected by cold-stress 
  • 岡田 脩平/Shuhei Okada
    研究テーマ:4倍体イネの農業形質に関するQTL解析
          QTL analysis of agronomic traits in tetraploid rice
  • 高西 若菜/Wakana Takanishi
    研究テーマ:イネ遠縁種間交雑における花粉キラー遺伝子に関する分子遺伝学的解析
          Molecular genetic study on the pollen killer gene in interspecific rice hybrids

学部 4年

  • 三枝 雅弥/Saigusa Masaya
    研究テーマ:シロイヌナズナにおけるtwo-component systemによるTam3転移系統の作出
          Development of two-component system for Tam3 transposition in Arabidopsis
          lines
  • 佐藤 亜有/SATO Ayu
    研究テーマ:四倍体イネ品種群の雄性配偶子における減数分裂異常の細胞遺伝学的解析
          Cytogenetic analyses of meiotic anomaly with male gamete in the tetraploid
          rice varieties
  • 串田 栞理/KUSHIDA Shiori
    研究テーマ:野生イネの稈の動態に関する三次元的解析
          Three-dimensional analysis of culm kinematics in wild rice 
  • 三浦 誠一朗/MIURA Seiichiro
    研究テーマ:イネの内外頴形成機構の解明に向けて
          Toward understanding of the morphogenesis process of palea and lemma in rice
  • 蒲池 行美/KAMACHI Ikumi
    研究テーマ:ゲノム編集を利用した倍数体イネの作出
          Development of polyploid rice using genome editing technologies

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

Tel & Fax: 011-706-3341

メールアドレス

貴島:kishima*abs.agr.hokudai.ac.jp
小出:ykoide*abs.agr.hokudai.ac.jp