導入遺伝子の高発現に関わるエレメントの単離と改良 （加藤 晃 教授）
細胞内での遺伝子発現は、転写・転写後・翻訳などの過程で制御されています。 植物へ導入した有用遺伝子を効率的に発現させるためには、各過程を最適化する必要があります。 そのため、転写に関わるコアプロモーターの解析、転写終結およびmRNAのプロセッシングに関わるターミネーターの解析、 mRNAの多様性に関わるスプライシング機構の解析、mRNAの安定性や翻訳効率に関わる5’UTR配列や3'UTR配列の解析などを、 次世代シーケンサーを用いて精力的に行っています。これら解析を通して、高発現に関わる配列エレメントを単離するとともにその改良を行っています。 また、得られた成果については、複数の企業へ技術提供を行い、企業と共同でワクチンタンパク質や成長ホルモンなどを高生産する植物の作出を目指しています。
人工核酸結合タンパク質を利用した遺伝子発現制御 （田村 泰造 助教）
植物を基盤とする物質生産システムは、環境負荷が少なく、他の生物種に由来する物質生産システムと比べて安価に有用物質を生産できる点で注目されています。
また、植物細胞は哺乳類由来の病原体に感受性を持たないため、生産物が病原体に汚染されるリスクが低く、医薬品原料や機能性物質などの生産システムとしても期待されています。
一方で、他の生物種を用いた物質生産システムに比べて、植物の物質生産性は低い傾向にあり、生産性向上を狙った導入遺伝子の過剰発現は宿主の生育を妨げ、結果的に物質生産性を更に下げてしまうリスクがあります。
そのため、宿主の生育を阻害することなく有用物質を高度に生産させるためには、物質生産プロセスの根幹にある遺伝子発現を緻密に制御する技術が求められます。
本研究では、遺伝子の発現を制御している調節因子や酵素を人工的に作り出し、特定の細胞内在遺伝子あるいは外来からの導入遺伝子の発現を人為的に制御する技術の確立を目指します。
合成した人工調節因子・酵素を、当研究室で確立した発現ベクターの最適化技術と組み合わせることで、宿主の代謝機能に負担をかけることなく、効率的な物質生産を可能にする、遺伝子発現の多面的な制御技術の実用化に挑戦します。
遺伝子発現による表現型制御機構の解明 （若林 智美 助教）
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ています。 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子をゲノム網羅的に検出することを試みています。 また、検出された遺伝子の発現量や質を解析して、遺伝子型や栽培条件ごとに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の理解や、将来的には農業への応用を目指しています。
過酷な環境を耐え抜く植物の環境適応機構の解明 （加藤 壮英 助教）
植物が過酷な環境（特に水ストレス）を巧みに耐える能力、環境変動に柔軟に適応する仕組みに注目しています。
温帯湿潤域を中心に幅広い環境域で生育するコケ植物ゼニゴケを主に利用して研究を行っています。
現在、環境適応性の異なる系統株を利用し、遺伝学とゲノム解析により責任遺伝子の探索を試みています。
また、乾燥により発生を停止した植物が、再び水を得る事で発生を再開させる仕組みについても注目しています。
高解像度な表現型解析、遺伝子発現解析を組み合わることで、環境変動に対して強靭な植物細胞を理解する事が期待されます。
コケ植物は、陸上植物の基部で最初に分岐した植物です。陸上植物に共通する仕組み、コケ植物に特化した乾燥耐性能を発見する事が期待されます。