応用生命科学科

生物の遺伝的改良を、人間の生活のため自然との調和の下におこなうのが育種です。植物育種学は、中核となる遺伝学を基礎とし、最新の生物工学的な手法も取り入れた応用科学で、生物の遺伝的管理について学びます。関連する分野として分子遺伝学、細胞遺伝学、進化学、植物生理学、植物病理学、細胞生物学、生態学、生化学、統計学が重要です。植物育種学は、人間の福祉に直結する栽培植物を対象にしています。北海道大学農学部は、我が国で最初に育種学を開講した伝統があります。

生物が子孫を残す過程を生殖といいます。自由に動けない植物は、動物とは異なる独自の生殖機構を進化させてきました。遺伝子制御学では、植物独自の機構を構成する遺伝子と、それらの間を結びつける制御機構に関わる研究を進めています。そうしたシステムの全体像を明らかにすることは、植物の遺伝的ポテンシャルの開発を計画するうえでも欠かすことができません。分子遺伝学、生化学、遺伝資源学、あるいは細胞培養や形質転換等のバイオテクノロジー的手法を取り入れながら、新たな学問分野を開拓することを目指しています。

昆虫は、生命の多様性を理解し、利用するための貴重な遺伝資源です。応用分子昆虫学では、カイコを始めとする昆虫と昆虫病原微生物およびその相互作用を対象に、遺伝子‐細胞－個体レベルで遺伝情報の発現制御メカニズムを学び、その原理を深く理解することで、有用物質の生産や害虫防除などの生物生産・制御に応用していきます。

生物界に見られる様々な生命現象は、複雑な遺伝子発現制御のネットワークの上に成り立っています。分子生物学では高等植物の興味深い生命現象をとり上げ、そこに関わる遺伝子発現の制御機構を学ぶと同時に、生物生産の場での応用を目指します。

生物が持つタンパク質は、アミノ酸から構成される生体高分子であり、その役割から２つに分類できます。１つは細胞骨格などを形成する構造タンパク質です。他方は細胞において機能を発揮する機能タンパク質であり、酵素や受容体（ホルモンなどの）などを例示できます。

当学科では、機能タンパク質の中で特に優れた生体触媒である酵素を研究しています。生命現象のほぼ全ては酵素によって行われるため、極めて重要な生体分子です。その優れた触媒機能は、アミノ酸自身やそれらにより作られた部分的な構造体に由来します。従って、アミノ酸や構造体の置換・削除・構築により画期的な機能を持つ新しい酵素分子を作り出すことができます。この新技術（タンパク質工学と称す）を駆使することで、酵素の新たな機能の開発や利用価値の高い酵素分子のデザインを行うために必要な基本知識や最新技術を学びます。

生命体の分化や複雑な相互依存システムの形成に深く関わっている、植物や微生物の環境応答やシグナル伝達機構を理解するために、生物間相互作用に関わっている生理活性物質とその受容体を介した生命現象を学びます。このような生物間の認識機構を生命現象研究ツールや農業上の作物保護などに応用することを目指します。

主な研究課題：本研究は、以下に記載した３つの研究テーマの遂行を通して、バイオ燃料生産技術の発展と開発を目指す。⑴キバチ等の森林害虫の共生微生物群のメタゲノム解析を通して、新規バイオマス分解微生物種の同定を試みる。メタゲノム情報取得後は、メタ環境下での転写産物およびタンパク質発現の網羅的な解析を行うことにより、自然界における植物バイオマスの分解メカニズムに迫る。⑵これらメタオミックスデータや報告されているパブリックデータベースを基に、難培養性微生物種がコードするバイオマス分解に関連する有用酵素を探索し、組換え酵素の作成を行い詳細な機能を明らかにする。⑶標的分解酵素ファミリーの分子系統樹を作成し、網羅的にタンパク質合成ならびに機能決定を実施する。これらの情報を統合し、バイオマス分解活性を強化した多機能性酵素を創出する。