教員詳細
准教授
岡 真理子
Mariko OKA
研究の概要
植物の環境に応答して生育する機構を明らかにする。
植物は動物と違い一見動的ではありませんが、植物の体内は非常に動的で自分が置かれている環境に応答して、非常に多くの反応を起こしています。光、重力、温度、栄養、水など多くの環境変化を感じるシステムを植物は持ち合わせ、たとえ自分が生きにくい場所であったとしても、生きるための調節機能を発揮させています。様々な環境で作物を育てるために、そのような植物の機構を知ることは重要であると考えられます。
植物の培養
培地の栄養条件を変えたり、培地に様々な阻害剤を添加したりして、どのような条件や植物の機能が遺伝子発現や酵素活性などに影響を与えているかを調べています。
主な研究テーマ
低窒素栄養環境下における植物の反応機構
低窒素濃度環境下で、どのようなメカニズムでアブシジン酸が老化を抑制するのかを調べています。一般的に植物ホルモンのひとつであるアブシジン酸は、植物の老化を促進すると言われていますが、低窒素濃度環境下においてはアブシジン酸を与えると老化が抑制されます。低窒素濃度環境下でアブシジン酸を処理した植物においては、クロロフィルの合成機構が維持されるとともにクロロフィルの分解が抑制されることにより葉の黄化が抑制されます。また、過剰な量の活性酸素種は、細胞内のDNAやタンパク質、脂質などを酸化し、細胞機能に障害を与えますが、低窒素濃度環境下で、アブシジン酸は活性酸素種の蓄積を抑制することがわかりました。
低窒素環境下でアブシジン酸を処理した植物は葉が黄化せず、緑色を維持します。
植物が重力に応答して姿勢を制御するメカニズムの解明
重力よりオーキシン極性移動が変化し、植物の成長方向が決定される機構について調べています。植物は地上1g重力環境下においては、地上部は重力と反対側に向かって伸長し、根は重力と同じ方向に伸長します。一方、宇宙のような微小重力環境下で、発芽、生育させた黄化エンドウ芽生えの上胚軸は子葉節基部で子葉から離れる方向に約45度傾斜して伸長することが観察されました。また、微小重力環境下で生育させた黄化エンドウ芽生えの上胚軸のオーキシン極性移動は、1 g重力環境下と比較して低下しますが、異なる重力環境下におけるオーキシン極性移動能の違いはオーキシン排出に関わるPINタンパク質の細胞内局在の変化によることがわかりました。
宇宙微小重力環境下で、発芽、生育させた黄化エンドウにおいては、オーキシン極性移動を司るPINタンパク質の局在(緑色の部分)が攪乱されることによってオーキシン極性移動が低下し、傾斜成長(自発的形態形成)が見られます(Life Sci. Space Res. 20: 1-11, 2019; Life Sci. Space Res. 22: 29-37, 2019より)。
塩濃度の高いところで育つ塩生植物の成長機構の解明
アッケシソウが高塩濃度環境下で成長が促進される機構を調べるとともに、油脂の生成機構について調べています。多くの植物は塩濃度の高い環境では生きていけません。しかし、地球上には塩濃度の高い土壌でも生育できる植物も存在しており、そのような植物を塩生植物といいます。塩生植物の一つとしてアッケシソウという植物があり、非常に塩に強く、真水で育てるよりも塩を含んだ水の方がよく育つことがわかっています。また、アッケシソウは、体内に塩を蓄積する、種子や植物体に油脂を多く含むという特徴も持っています。塩を多く含む土地は、未開墾であったり、耕作放棄地となっていますが、アッケシソウはこのような土地でも栽培可能なエネルギー作物になり得ると考えられます。