自ら生育場所を変えることができない植物は、器官の形態や成長ベクトルを柔軟に変化させることで、変動する環境に適応しています。植物は動物と異なり、知覚や運動に特化した器官や中枢神経を持たないため、このような応答を実現するには、個々の細胞が環境シグナルを知覚し、分裂や伸長の方向や頻度を統合的に制御する必要があります。このような高度な仕組みがどのように成り立っているのかは、未だ多くの謎に包まれています。

私たちはシロイヌナズナの根端をモデル系として、環境刺激に応じた植物の成長制御機構を、分子から器官に至る多様なスケールで解析しています。独自に開発した顕微鏡システムによる高精細ライブイメージングに加え、環境刺激を精密に制御するマイクロデバイス、さらにAIを用いた画像解析や数理モデリングを融合することで、栄養や接触などの化学的・物理的環境因子が、どのように知覚され、器官成長の最適化へと結びつくのかを明らかにします（図２）。

有性生殖は、生物集団に遺伝的多様性をもたらし、環境への適応力を高める重要な発生プロセスです。有性生殖の制御機構を解明することは、生物の繁殖力や進化過程の理解に不可欠であると同時に、作物育種への応用を通じて食料増産やエネルギー確保にも貢献する重要な研究課題です。一方で、植物発生研究の主要なモデルである種子植物では、生殖細胞が花器官の奥深くで形成・受精するため、その発生過程や遺伝的制御機構の解析は容易ではありません。

私たちは、生殖細胞の形成過程の観察や、ゲノム情報を基盤とした分子遺伝学実験を容易に行うことが出来るコケ植物の利点を活かし、性形態の分化や生殖細胞形成の制御因子を同定しています。これらの制御因子を起点とした研究を展開することで、植物に広く保存された生殖細胞の分化機構や受精過程の制御機構を明らかにします（図３）。