細胞核は、真核生物の最も重要な細胞内器官であり、複雑な構造と多種多様な機能を有している。核内のDNAは分割され、染色体に折りたたまれており、このことによりDNAにコードされている遺伝情報は正確に娘細胞に渡される。
本研究グループでは、植物を主たる材料として、核および染色体の構造と機能に関する分子細胞学的および分子遺伝学的研究を行う。特に、植物の染色体機能要素（セントロメア、テロメア、複製起点）の機能構造解析を精力的に進めることにより、人工染色体の構築を目指す。また、核クロマチン構造と遺伝子発現についても研究を行う。

教授：村田稔　 　准教授：長岐清孝 　　助手：小倉豊

▶ 核機能分子機能解析グループのHPへ

世界の耕地面積の約7割を占める問題土壌では、養分不足や有害元素の過剰などのミネラルストレスが原因で作物の生産性が低下している。本グループではこのような問題土壌での生産性の向上を目指して、植物のミネラルストレスに対する応答反応、とりわけ耐性機構について個体レベルから遺伝子レベルまで研究を行っている。

教授：馬建鋒　　　助教：山地直樹

▶ 植物ストレス学グループのHPへ

本グループでは、生体膜を含む、植物の細胞および分子生理学的な研究を環境応答機構との関係から進めている。現在、以下の研究を行っている。
＊水チャネル・アクアポリンの構造と機能
アクアポリン分子種ごとの構造と輸送基質特異性など機能との関係
二酸化炭素を透過させるアクアポリン
＊塩ストレス・乾燥ストレス耐性機構の植物分子細胞生理的研究
ストレス応答と水輸送活性・アクアポリンの発現制御の関係
塩ストレスとイオン輸送系／ストレス情報の細胞内伝達（カルシウムシグナリング）／ストレス誘導性細胞死
＊輸送系とストレス環境
有機酸輸送体／ヒ素感受性植物とリン酸輸送体
＊根の発達に及ぼす環境因子の影響
根の養分吸収領域の分化と誘導
＊膜タンパク質と生体膜の相互作用
GS-Xポンプの活性化と生体膜物性
これらの研究を推進するにあたり、本グループでは一般的な生理学および分子生物学的研究手法に加えて、次のような研究手法を用いている。
根の機能測定（水透過性、イオン輸送能）／アフリカツメガエル卵母細胞でのタンパク発現系／電気生理学測定／同位体を用いたトレーサー実験／サブトラクションcDNAライブラリーからのスクリーニング／欠損変異酵母の補完的形質転換／オオムギの形質転換体作成／バイオインフォマティクス

▶ 分子生理機能解析グループのHPへ

1. 葉緑体タンパク質の品質管理に関する研究
葉緑体に存在する光化学系タンパク質複合体は、光酸化による傷害を恒常的に受けている。葉緑体の機能を維持するためには、傷害を受けたタンパク質の品質管理が重要な意味を持つ。品質管理とは傷害を受けたタンパク質が分解されて新しいタンパク質と置き換わる修復サイクルを意味している。この修復サイクルにおいて分解を担うタンパク質分解酵素としてFtsHプロテーゼがある。私たちは、これまでにシロイヌナズナの斑入り突然変異体var1ならびにvar2変異体の原因遺伝子が、葉緑体局在型FtsH(FtsH5とFtsH2)であることを明らかにした。葉緑体タンパク質の品質管理機構ならびに斑入りが生じるメカニズムの理解を進めるために、斑入りが抑制されたサプレッサー変異体の解析を行った。var2変異体を突然変異処理することによって得られたsv2変異体は、斑入りを示さない、強光障害からの光合成能の回復がvar2変異体より早い等の表現型を示す。sv2変異体では葉緑体のタンパク質合成に関与する因子(葉緑体型翻訳開始因子IF2)にアミノ酸置換が起きており、葉緑体のタンパク質合成能が野生型ならびにvar2変異体よりも低下していると考えられる。これらの結果は、葉緑体の光化学系タンパク質複合体の品質管理において、傷害を受けたタンパク質の分解と合成のバランスが重要であることが意味している。
2. 高等植物におけるオルガネラ遺伝に関する研究
色素体とミトコンドリアはそれぞれが独自のDNA(オルガネラゲノム)を持つことが知られている。オルガネラゲノムは、大半の被子植物では卵細胞からのみ後代に遺伝する(母性遺伝する)。母性遺伝の分子機構は未解明であるが、雄性配偶子(花粉)の発生過程でオルガネラDNAが消失することが観察されている。オルガネラゲノムの母性遺伝機構の分子機構を理解するために、花粉発生過程においてオルガネラDNAの消失に異常を示す変異体の探索を行っている。現在までに成熟花粉の栄養細胞においてオルガネラDNAが残存する変異体を複数系統得ており、解析を進めている。

▶ 環境シグナル伝達機構グループのHPへ

植物は様々な自然環境下で各種ストレスと闘いながら適応し、無数の細胞が分裂・分化・増殖を繰り返し、生長している。これらの生活環において、細胞内では多数の化学物質を特異的に変化させ、生長に欠かせない利用可能なエネルギーを生成し、生体分子を作り出し、統制の取れた植物体を構築している。
『細胞分子生化学グループ』では、植物の生長過程における細胞の生理機能や植物の有する多様性などを解明するために、生体細胞を構成する物質を、生化学的手法を用いて、分子レベルで解析している。
現在の主な研究テーマは、
１）細胞壁構造とその分解酵素の分子機能
２）特殊環境下で生育する植物細胞の耐性機能特性
３）宇宙環境や塩ストレスで発現誘導される植物の遺伝子とタンパク質の構造と機能解析
４）有用タンパク質を利用した新しい機能を持つ植物の開発

▶ 細胞分子生化学グループのHPへ

当グループは、平成20年４月に新設された。環境ストレス下にある植物の成長制御機構について、細胞、組織、器官、個体レベルで理解することを目的にしている。現在、環境ストレスとして酸性土壌を取り上げ、根の生育を阻害するアルミニウム(Al)イオンに着目し、細胞伸長阻害や細胞死の誘発機構について解析している。一方、根からの有機酸の放出は、Alを無毒化する耐性機構と考えられており、実際、我々が初めてコムギから単離した「Alによって活性化されるリンゴ酸輸送体」遺伝子は、Al耐性かつ酸性土壌耐性遺伝子であった。現在、本輸送体の機能部位や発現調節機構について詳細な解析を進めている。ところで、植物体全体でのストレス応答については、ほとんど明らかになっていない。現在、根でのAlストレスが地上部の光合成に与える影響について解析を進めており、ストレス環境での成長制御機構を植物体全体で理解したいと考えている。

▶ 植物成長制御グループのHP