幹細胞の増殖・分化・老化の制御機構

花幹細胞の増殖は、多数の転写因子が関与する複数の遺伝学的経路によって抑制されています。本研究では、これら転写因子の標的遺伝子を同定し、その時空間特異的な発現制御機構および作用機構を解明します（図2）。これにより、花幹細胞の増殖抑制に関わる植物ホルモンおよびエピジェネティック制御の統合的理解を目指します。さらに、特殊な細胞分化の例として、昆虫を誘引する蜜腺細胞の分化に至る分子経路を明らかにします。加えて、分化した花器官形成細胞や茎の幹細胞がどのように老化し、細胞寿命を終えるのかを解明します。可視化解析、数理解析、合成生物学的解析を統合することで、幹細胞の増殖・分化・老化における調和、可塑性および頑強性の原理を、分子・細胞・個体レベルで理解することを目指します（図3左）。

(図2) 花幹細胞の遺伝学的解析と幹細胞制御因子のイメージング。花幹細胞は複数の制御因子の多段階の反応により制御されている。

(図2) 花幹細胞の遺伝学的解析と幹細胞制御因子のイメージング。花幹細胞は複数の制御因子の多段階の反応により制御されている。

(図3) 花発生研究のアプローチ法（左）と植物生長の最適化（右）の模式図。時空間特異的な動的ネットワークの包括的解析を通して、調和的に機能する発生制御機構、環境変動に応答する花発生経路の可塑性と頑強性の解析を行う。さらに環境応答や順化の知見も合わせ活用することで植物生長を最適化する基盤技術の構築を目指す。

(図3) 花発生研究のアプローチ法（左）と植物生長の最適化（右）の模式図。時空間特異的な動的ネットワークの包括的解析を通して、調和的に機能する発生制御機構、環境変動に応答する花発生経路の可塑性と頑強性の解析を行う。さらに環境応答や順化の知見も合わせ活用することで植物生長を最適化する基盤技術の構築を目指す。

環境応答と花成制御機構

植物は環境変動に柔軟に応答し、次世代の種子形成のために開花を制御します。多くの植物では、長期低温の経験（春化）により開花が誘導されますが、この記憶は一過的な高温処理によって消去されます。本研究では、植物が環境情報を感知・記憶し、分化様式を転換する機構、およびその記憶が消去される分子機構の解明を目指します。さらに、植物細胞内で最大のオルガネラである液胞に局在するタンパク質による花成制御機構の解明にも取り組みます。

有性生殖におけるエピジェネティック制御機構

ブラナ科植物の種子は、食料およびバイオ燃料資源として重要です。種子サイズは、父母由来遺伝子間の拮抗的作用によって制御されます。私たちは、父母遺伝子の操作により種子サイズが増大する現象を見いだしており、これは収量向上に直結する重要な形質です。本研究では、この現象を制御するエピジェネティック機構の解明を目指します。

以上の研究を通じて、食料の増産および安定供給に貢献する基盤的知見の創出を目指します（図3右）。