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


研究生

  • 伊藤 豪志/ITOH Takeshi
    研究テーマ:イネにおけるゼブラ分矮変異体の遺伝解析
          Genetic analysis of zebra mutant with tillering dwarf in rice

博士課程3年(社会人)

  • 太田 雄也/OHTA Yuya
    研究テーマ:イネの極早生系統の穂揃い性に関する地域間比較と遺伝解析
          Genetic analysis of heading synchrony in extremely early rice varieties and the       comparison in different two locations

博士課程 3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
          Disruption mechanism of low temperature stress for gametogenesis in rice  

博士課程 2年

  • Elias George Balimponya
    研究テーマ:東アフリカに適応した二倍体ハプロイドイネ系統のスクリーニングとイネのアルビノ
          植物の遺伝的原因とイネの葯の培養手順のプロービング
          Screening of Doubled Haploid Rice Lines adapting in East Africa and Probing       Genetic causes of Albino Plants in Rice and Rice Anther Culture Procedures

修士 2年

  • 斉藤 涼介/SAITOH Ryosuke
    研究テーマ:北海道イネ系統において登熟期の低温で発生するNoted-berry 様胚乳形質の育種遺伝 
          学的研究
          Breeding genetic study about Noted-berry-like endosperm traits caused by low       temperatures during the maturation period in Hokkaido rice lines.
  • 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
  • 永井 麻美子/NAGAI Mamiko
    研究テーマ:イネ小穂の護穎および副護穎に着目した形態形成に関する変異体の遺伝解析
          Genetic Analysis of Spikelet Mutants for Morphogenesis in Rice Focused on Sterile       Lemmas and Rudimentary Glumes
  • 星 咲良/HOSHI Sakura
    研究テーマ:遺伝子の後天的修飾に注目したイネ小胞子の脱分化機構の解析
          Analysis of dedifferentiation mechanism of rice microspores focusing on       epigenetic modifications
  • 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
          Molecular evolutionary analysis of hybrid sterility genes using African wild and       cultivated rice and analysis of hybrid sterility effects on ploidy individuals
  • 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

修士 1年

  • 石原 萌/ISHIHARA Megumi
    研究テーマ:4倍体の高稔性イネと低稔性イネにおける減数分裂動態の比較解析
          Comparison analysis of meiosis between high fertility rice and low fertility rice
  • 神徳 雄太/KOHTOKU Yuta
    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Old Stabiliserの機能解析
          Analysis for molecular mechanism of Old stabiliser suppressing transposition of       Antirrhinum majus transposon Tam3
  • 高鳥 将希/TAKATORI Masaki
    研究テーマ:北海道イネ系統群を用いた出穂期と耐冷性に関する遺伝学的研究
          Genetic interactions about heading date and cold tolerance in rice varieties from       Hokkaido
  • 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
          Build New Phenotyping Methods with 3D Data / Computational Modeling of the       Mechanism of Soybean Seed Formation
  • Zhou Shuaiyu
    研究テーマ:キンギョソウのトランスポゾンTam3転移酵素に作用する宿主因子の探索
          Exploration of host father interacting to Tam3 transposase in Antirrhinum
  • 蓑内 ゆい/MINOUCHI Yui
    研究テーマ:1. イネの葯培養において発生する小胞子の脱分化誘導機構の解析
          Analysis of inducing dedifferentiation mechanism of microspores generated in       rice anther culture
           2. アジア―アフリカイネの種間雑種に生じる高稔性系統の遺伝的機序の解明
          Elucidation of the genetic mechanism of high futility occurring in interspecific       hybrids of Asia-African rice

学部 4年

  • 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:北海道イネ系統間の超越分離によって生じた低温ストレス感受性系統群の遺伝育種学
          的解析
          Genetic breeding analysis of low temperature stress sensitive lines caused by       transgressive segregation between Hokkaido rice strains
  • 工藤 七海/KUDO Nanami
    研究テーマ:イネの葯培養におけるアルビノ出現率を左右する葉緑体の動態と小胞子発育ステージ
          の関係解明
          Microspore development stages affect plastid differentiation which alters Albino       frequency in rice(Oryza sativa) anther culture
  • 平野 翔也/HIRANO Shoya
    研究テーマ:イネに誘発した粒大変異体の遺伝解析
          Genetic analyses of grain size mutants induced by gamma-ray irradiation in rice

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
高牟禮:takamure*abs.agr.hokudai.ac.jp
小出:ykoide*abs.agr.hokudai.ac.jp