花粉は1細胞が非対称分裂し、大きい栄養細胞と小さな雄原細胞に分化することで形成されます（図1）。しかし、様々なストレスで対称分裂すると、雄原細胞が作られず、受精できない花粉となってしまいます。私たちの研究室では、ライブイメージングに遺伝学的解析やオミクス解析を組み合わせることで、花粉の発生と分化の制御機構の解明に挑みます。これらの研究を通して、1つの細胞から性質の異なる2つの細胞が生み出されるしくみや、細胞が受精能を獲得する分子機構の理解を目指しています。

シロイヌナズナの花粉はめしべに受粉すると、花粉管を発芽します。興味深いことに、どの胚珠（メス）も花粉管（オス）を1本ずつ誘引し、他の花粉管を拒否する「一対一」の誘引を示します（図2）。この現象は多精拒否と呼ばれ、少ない花粉でより多く種子を作るためのしくみです。多精拒否は様々な受容体や小分子ペプチドによって制御されており、これらの因子や細胞動態に着目することで、被子植物が進化の過程で獲得した効率的な子孫繁栄のしくみに迫ります。

花粉に一過的に遺伝子を導入することで、発生や受精に関わる遺伝子を迅速に調査することができます（図3）。また、顕微操作による1細胞回収や、近赤外レーザー光による1細胞破壊により、狙った花粉を解析し、回収して受粉することもできます。これらの技術を融合することで、花粉の発生を制御し、目的の植物をデザインする新しい植物生殖工学技術の確立を目指しています。