植物は発生や環境応答の過程で自らの身体構造を力学的に最適な形へと変化させています。この植物の力学的最適化システムを、さまざまなスケール（生体分子−細胞−組織−個体）で解析（図4）し、そのメカニズムの解明を進めています。原子間力顕微鏡AFMを用いた力学特性解析や、タイムラプスカメラ・マイクロX線CT・IoT機器（Raspberry Piなど）を用いた3D・4D構造特性解析、これらと数理解析を組み合わせた構造力学解析に取り組んでいます。得られた研究成果をもとに、植物の高機能化といった次世代バイオ基盤技術の確立をはじめ、地震や台風、四季の温度差など日本という国土固有の多様な環境因子に調和したサステナブル建築への応用展開を目指しています。

植物細胞で物質を効率的に生産させるためには、生合成反応の向上に加えて、産生された物質が細胞内において、「いつ」、「どこに」、「どのように」して合成、運搬、蓄積されるかの時空間的な制御メカニズムの理解が必要不可欠です。細胞内で合成された植物細胞壁の構成成分が細胞外へと分泌されることに着目して、その分泌を支えるための膜系細胞小器官による物質輸送制御の仕組みを明らかにすることに取り組んでいます（図5）。得られた成果を踏まえながら、細胞内物質輸送をコントロールする基盤技術の開発を目指しています。