植物を宿主とした、医療用ワクチンや成長因子などの有用タンパク質の生産は、ウィルスやプリオンの混入リスクの低さなどから非常に注目を集めています。一方で、生産性の低さが問題になることも多く、導入した遺伝子からタンパク質が生産されるまでの複数の過程を効率化することが求められています（図2）。そこで当研究室では、(1) 次世代シーケンサーと最適化アルゴリズムを用いて、転写に関わるコアプロモーターの解析や、mRNAの安定性や翻訳効率に関わる5’UTR配列や3'UTR配列を解析し、既存の遺伝子発現効率を超える全く新しい配列を設計するシステムの開発、(2) 標的RNA配列に特異的に結合する合成タンパク質を作製し、これに転写や翻訳、スプライシング制御に寄与する制御タンパク質を連結した人工調節因子を設計・利用することで標的遺伝子RNAを質的/量的に制御するシステムの開発、の2つのアプローチを通して植物細胞を対象に安定かつ生産性の高い物質生産システムの実用化に取り組んでいます。これまでに得られた成果は、複数の企業に提供し、既に一部の成果は実用化されました。

遺伝子発現はその個体の表現型に直結します。この研究では、特に開花時期などの植物の繁殖成功にとって重要な形質に焦点を当て、ゲノム配列情報や遺伝子発現データに基づいて、表現型を制御する遺伝的要因をゲノム網羅的に検出することを試みています（図3）。また、検出された遺伝子がどのように表現型に関連しているかを明らかにします。野生植物の繁殖成功度を制御する仕組みや適応進化機構の理解、さらには将来的には農業への応用を目指しています。

この研究では、植物が環境ストレス状態に巧みに耐える能力と、環境変動に柔軟に適応する仕組みに着目します（図4）。環境適応性の異なる系統を利用し、ゲノム解析により責任遺伝子を探索します。高解像度の遺伝子発現解析により、環境変動に対する応答機構の解明を目指します。