過去の研究ハイライト

オオムギとコムギで、穂発芽に関する遺伝子を別々に発見し、これらが同じ遺伝子であることが解りました。オオムギとコムギの穂発芽しにくい品種の開発に役立ちます。

複数の栄養素をバランスよく吸収し、収量を向上させるイネの遺伝子を発見しました。この遺伝子を強く働かせたイネは、少肥料栽培での収量が最大で約２割増加しました。?新たな品種や栽培技術の開発により少ない肥料でこれまでと同様の収量を得ることが可能となります。

イネがストレスに対して生産するファイトアレキシンの生産をほぼ一括して調節するタンパク質を発見しました。ストレスを受ける前から常にファイトアレキシンを生産する、ストレスに強いイネの育成が期待されます。

ダイズに効率よく突然変異を起こす技術を利用し、様々な突然変異を含む変異集団を作出しました。今回作出した突然変異集団を用いることで、これまで以上に早く実が登熟する系統など、新しい性質をもつダイズ品種の開発が可能となります。

カイコのマユを作るタンパク質のうち、コラーゲン等の有用タンパク質生産に役立つタンパク質が局所的に大量に生産される仕組みを解明しました。この仕組みを用いると、カイコによる有用タンパク質の生産性の向上に役立ちます。

キイロショウジョウバエを用いた研究から、ステロイドホルモンであるエクジステロイド（脱皮ホルモン）生合成器官での遺伝子の発現調節に重要な役割を担う新規タンパク質を発見しました。ステロイドホルモン生合成に関わる1つの遺伝子のみの発現調節を担う転写因子の発見は、無脊椎動物で初めての事例です。動物のステロイドホルモン生合成メカニズムとその進化について新知見を与えると共に、昆虫のみに作用する農薬の開発ターゲットとなることが期待されます。

幼若（ようじゃく）ホルモンがサナギ化を抑えるメカニズムを、世界で初めて解明しました。幼若ホルモンによって産生が促されるタンパク質は、サナギ化遺伝子の活性化を直接抑えることで、サナギ化を抑制していました。このタンパク質の働きを阻害することで、昆虫のみに効果のある農薬の開発が可能になります。

アズキの全ゲノムをほぼ完全に（95％）解読し、約３万個の遺伝子配列を特定しました。本成果により、耐冷性や機械収穫適性に関わる遺伝子の位置が正確に分かる ため、品種改良が省力化・迅速化します。さらに本成果と、品質に関わる遺伝子情報を活用することで、これまで無かった全く新しい性質を持つアズキの品種を造り出すことができます。

稲作で最も深刻な被害をもたらすいもち病は、糸状菌（カビ）によるイネの病気で、冷害により被害が大きくなります。低温になると、抵抗性誘導剤の効果が発揮できなくなる原因となる酵素が作られることが分かりました。その酵素を作る遺伝子の働きを抑制することで、低温でも抵抗性誘導剤の効き目があり、いもち病に強いイネを開発することができます。

古代米として知られる黒いお米（紫黒米＝しこくまい）の原因遺伝子を特定しました。約５０品種のイネの遺伝子を調べ、紫黒米がいつ頃、どの系統で発生したかが分かりました。この成果により、栽培されている白いお米の品種に黒米原因遺伝子を導入することが容易になります。

実が落ちずに収穫できるオオムギ（栽培オオムギ）の起源を探索。欧州等（西）に分布する栽培オオムギが約1万年前に南レバント（イスラエル）で突然変異した子孫で、日本等（東）に分布する栽培オオムギがその後北レバント（北西シリアから南東トルコ）で起きた別の突然変異の子孫であることを世界で初めて突き止めました。"人類最古の農業"は、突然変異が起きたオオムギを発見し、栽培したことから始まったと考えられます。
南北レバントで別々に生まれた栽培オオムギの子孫は互いに性質が異なっています。今後、それぞれの子孫の品種グループにない性質を積極的に交配することで、多様性が生まれるなど、品種改良の効率が加速すると大いに期待されます。

昆虫の脱皮と変態に関わる幼若（ようじゃく）ホルモン※の阻害剤は農薬の有力候補ですが、幼若ホルモンは不安定で解析が難しく、その生合成や働きに関わるタンパク質についての情報は不十分でした。今回、幼若ホルモンの合成酵素タンパク質の一つと受容体タンパク質の働きを止めたカイコを、それぞれ作出したところ、最大の食害をもたらす終齢幼虫になる前に死にました。カイコと共通点が多いチョウ目害虫のこれらのタンパク質の働きを抑えることにより、幼虫による食害を防ぐ、新たな農薬の開発を行っています。

カドミウムで汚染された水田の浄化に適するイネ新品種「ファイレメCD1号」を育成し、品種登録出願しました。「ファイレメCD1号」は、カドミウムをよく吸収する外国のイネ品種に、もみが落ちにくく倒れにくい性質を付与した、実用的なカドミウム高吸収イネです。日本国内の食用イネとは明確に識別でき、栽培が容易な環境浄化植物として利用できます。

熱傷など広範囲に皮膚の傷害を受けた場合、生体を外界と隔てるバリアが失われ、高度脱水や感染症により生命の危機に陥ります。従って、その治療にはバリア機能の回復が最も重要とされ、広い面積の皮膚組織が必要となります。現在、治療として非外傷部の皮膚を用いた植皮術や培養皮膚移植が行われますが、実施出来る施設に制限があり、さらに治療開始まで長い時間が必要となります。また、傷口に皮膚が再生しても、その部分が隆起し瘢痕をつくることがしばしばあり、問題になっています。佐賀大学と農業生物資源研究所は、祐徳薬品工業、関東化学株式会社と共同で、絆創膏型の人工皮膚を開発しました。この人工皮膚はプラスチックパーツと生体適合性に優れた高密度コラーゲン線維の新素材「アテロコラーゲンビトリゲル*膜」から構成されます。本製品を貼付することで、創部には再生に最適化した環境が作られます。その結果、創部の上皮化は促進され、治癒後の瘢痕形成も抑制する効果が実験的に認められました。また、粘着テープにより、貼り付け操作も簡単、長期間保存も可能と、医療現場に即した製品となっています。私達が開発した絆創膏型の人工皮膚は、広範囲の皮膚に傷害を受けた患者さんへの救急医療において革新的な医療機器となると考えます。

新たにダイズ、コムギ、果樹類、野菜類、工芸作物、飼料作物類及び花き類のDNAマーカー情報を一元化してウェブページで公開。作物の品種改良の現場でのDNAマーカーの利用を促進。

農薬に頼らず、イネを複数の病気に対して強くする技術を開発しました。コストが高い農薬を散布できない開発途上国の米の安定生産に貢献できる他、他の穀類への応用も期待されます。国際熱帯農業センターとともに、今回開発した技術の実用化に向けた共同開発を進めています。

イネにおいて、不要な配列を残さずに遺伝子を改変する技術を確立しました。この技術は、昆虫由来の「動く遺伝子」を用いることで実現しました。この手法を植物に応用したのは、生物研が世界で初めてです。この技術を、コムギ、オオムギ、トマト等でも使えるように取り組んでいます。

イネのDNAマーカー情報を一元化してウェブページで公開。イネの品種改良の現場でのDNAマーカーの利用を促進。

収穫期の大豆の脱粒（豆の畑への落下）による収穫ロスを抑える遺伝子を明らかにし、pdh1と名付けました。莢（さや）のねじれを抑えることで、莢がはじけ（裂開し）脱粒するのを防いでいます。海外の主要生産国の多くの品種は既にpdh1をもっていますが、国内の主要品種のほとんどはpdh1をもっていないことが判明しました。pdh1を導入することで、機械収穫に対応した、脱粒しにくい大豆品種の開発が効率化されます。

独立行政法人農業生物資源研究所（生物研）は、独立行政法人産業技術総合研究所と共同で、イネの主要な害虫のひとつであるツマグロヨコバイの全身に感染する共生リケッチアが精子に運ばれて子に伝わることを発見しました。共生細菌の子への伝播様式としては、宿主である昆虫雌成虫の卵の細胞質とともに、雌親から子に伝わるのが一般的です。雄成虫が作る精子は核と鞭毛とからなり、細胞質がほとんど無いため、雄親から子へ共生細菌が伝わることはないと考えられてきました。この共生リケッチアもやはり雌親から子孫に伝わります。ところが、共生リケッチアは細胞の細胞質で増殖するだけでなく、細胞核のなかでも増えていました。そして、精子の核にも細菌が存在していました。細菌を持たない雌成虫と細菌を持つ雄成虫が交配すると、子の約６０％に共生リケッチアが伝わっていました。すなわち、雄親から細菌が伝わったことになり、精子は細菌に感染したまま受精が可能で、その精子の機能は損なわれていないことが明らかとなりました。

人工DNA切断酵素と生物が持つDNA修復機構の一つを利用して、染色体上の狙った位置に外来遺伝子を挿入する技術を開発。ヒト培養細胞や両生類（カエル）において、目的タンパク質の可視化に成功。昆虫（カイコ）においても、染色体上の狙った位置に蛍光タンパク質遺伝子を挿入することに成功。

栽培イネのトビイロウンカに対する抵抗性遺伝子BPH26(ビー・ピー・エイチ・ニジュウロク）を世界で初めて特定し、DNAマーカーを開発しました。BPH26とともに存在すると、トビイロウンカに幅広い抵抗性を発揮する遺伝子BPH25のDNAマーカーも、今後2-3年の間に開発の見込みです。この二つの遺伝子のDNAマーカーを利用することにより、日本に飛来するトビイロウンカに抵抗性を発揮する国内水稲品種の作出を飛躍的に短縮できます。

二次代謝産物の組成に影響を与える143箇所の遺伝子多型を検出。イネに含まれる342種類の二次代謝産物を検出、そのうち91種類の構造を解明。遺伝子組み換え技術を使わずに健康機能成分を含むイネ品種を開発へ。

キイロショウジョウバエを用いた研究から、ステロイドホルモン生合成器官でのコレステロールの挙動調節において必須の役割を担う新規遺伝子を発見し「ノッペラボー」と命名しました。広範な作用を持つコレスロールの調節において、ノッペラボーはステロイドホルモン生合成器官のみで働くという新たな仕組みを解明しました。ヒトを含む動物のコレステロール動態調節に新たな作用機序の知見を与えると共に、昆虫の発育を制御する新たな農薬の開発ターゲットとなることが期待されます。

ダイズやインゲンなどの重要な農作物を含むマメ科植物は、葉を介した遠距離シグナル系によって根全体の根粒の数を調節しています。基礎生物学研究所の征矢野敬研究員、川口正代司教授と農業生物資源研究所 植物共生機構研究ユニット 林誠ユニット長らの研究グループは、根粒の着生数のバランスを保つ機構において、NINという名の一つの転写因子が根粒形成の開始と抑制を同時に行っていることを明らかにしました。根粒の数の調節は、マメ科植物が過剰なエネルギーの消費を回避して健全に生長するたに極めて重要です。

ブタコラーゲンを用いて、透明性と生体適合性に優れた半球面形状の新素材を開発しました。この新素材を足場としてヒトの細胞を培養することで、角膜組織を再現できました。今後、東京大学医学部附属病院では、この成果を利用して新しい角膜再生医療技術の実用化に取り組みます。

日本、ロシア、米国の国際研究チームは、アフリカ中央部の半乾燥地帯の岩盤地域に生息し、極度の乾燥条件に耐えうる能力を持つネムリユスリカのゲノム塩基配列を解読し、その概要配列を明らかにするとともに、干からびても死なないネムリユスリカに極限的な乾燥耐性をもたらす遺伝子多重化領域と乾燥時特有の遺伝子発現調節機構を発見することに成功しました。今後、極限乾燥耐性をもたらす遺伝子を利用することで、iPS細胞や受精卵、血液などの常温乾燥保存法の開発の促進が期待されます。

愛媛大学農学部分子生物資源学教育分野の西口正通（ニシグチ マサミチ）教授と独立行政法人農業生物資源研究所植物科学研究領域の市川裕章（イチカワ　ヒロアキ）上級研究員の共同研究チームが，イネのヘムアクチベータータンパク質遺伝子（OsHAP2E）の過剰発現が，植物病原菌や細菌，塩害及び乾燥に対する抵抗性を付与し，光合成及び分げつ数を増大させるという機能をもつことを発見しました。たった1つの遺伝子が，このように多くの有用機能を付与することはこれまで知られていませんでした。今後，この遺伝子を利用することにより，植物病原菌や細菌による病害耐性を付与するだけでなく，塩害や乾燥地帯において作物の栽培を可能にし，人口増大に伴う食料不足に貢献すると期待されます。

強くて切れにくいクモ糸の性質と、シルクの性質を合わせもつ新しいシルク（クモ糸シルク）を生産するカイコの作出に成功しました。クモ糸シルクは通常のシルクの1.5倍の切れにくさを持ち、クモの縦糸に匹敵するほどでした。クモ糸シルクを用いて、通常のシルクと同様の工程で織物に加工することに成功しました。今後は、さらに強度や機能性を高めたクモ糸シルクを開発することにより、手術用縫合糸などの医療素材や防災ロープ、防護服などの特殊素材への応用が期待されます。

カイコの卵で遺伝子を強く働かせるプロモーターを発見しました。これまで、組換えカイコを作出する際、目的の遺伝子が導入された卵の選抜には熟練が必要でしたが、このプロモーターを利用することにより、誰でも素早く正確に目的とするカイコの卵を選抜できます。

トマトのウイルス抵抗性タンパク質が、ウイルスの増殖を抑える仕組みをタンパク質の立体構造から明らかにしました。トマトとウイルスが互いに幾つかのアミノ酸を変化させる生き残り戦略を有していることが分かりました（共進化とも言います）。現在、この成果を利用した抗ウイルス剤の開発に取り組んでいます。

簡便な化学反応に利用できる非天然型アミノ酸を組み込んだシルクを生産するカイコの作出に成功しました。生産された非天然型アミノ酸を組み込んだシルクに蛍光分子を結合することに成功し、様々な分子の結合の可能性を示しました。今後、骨形成タンパク質等の生物活性のある物質を結合させ、再生医療用シルク材料の開発が期待されます。

生物研などが参加した国際コンソーシアムは、イネの40倍もあるコムギゲノムの塩基配列の概要を明らかにし、コムギの様々な特徴を決定する遺伝子を約12万個見出しました。これら遺伝子の機能を解明し、農業上有用な特性に関わる遺伝子の単離や、DNAマーカーの開発を進めることにより、病気に強く栽培しやすい品種などの作出を加速することが可能となります。

ガラス化保存ブタ未成熟卵子の加温温度の最適化により、加温後の卵子の生存率が20%向上し、胚盤胞期への発生率が1.6倍に向上します。この手法で、世界初のガラス化保存卵子由来の子ブタを生産しました。卵子による保存が可能となったことから、ブタ遺伝資源の安定的な保存につながります。

キウイフルーツなど多くの植物に含まれるシュウ酸カルシウム針状結晶とタンパク質分解酵素の一種であるシステインプロテアーゼを同時に昆虫に与えると、極めて強い殺虫効果を示すことを発見しました。今後、シュウ酸カルシウム針状結晶を含むものの、システインプロテアーゼの発現量の少ないサトイモ・ブドウなどの作物においてシステインプロテアーゼの発現量の多い系統を育成するなど、この相乗効果を活用した殺虫技術の開発につながるものと期待されます。

農畜産物の大量のゲノム情報から、必要な情報を「見つけて」、「使える」ようにするデータベースを開発しました。本データベースを使えば、大型コンピューターを持たない人でも大量のゲノム情報の解析が可能になるため、育種の加速が期待されます。

若田宇宙飛行士が「きぼう」日本実験棟でネムリユスリカ乾燥幼虫の蘇生実験を行った。微小重力下でも幼虫は吸水後に活発に動き出し、２週間後には蛹と羽化した成虫が観察された。ネムリユスリカの宇宙生物学実験の生物材料としての有用性が再認識できた。

妊娠時のホルモン分泌をつかさどる黄体が、細胞の肥大のみではなく、細胞の増殖によっても成長することを世界で初めて発見しました。ウシの人工授精では、ホルモン製剤の投与で排卵の時期を制御していますが、黄体の成長期には効果が見られないため、成長期が過ぎるのを待つ必要があり人工授精の効率が低いことが問題となっています。今後これらのメカニズムを詳細に調べることにより、成長期にある黄体機能を人為的に制御することが可能となり、人工授精効率の向上に貢献することが期待されます。

アリの情報伝達物質に特異的に結合し、輸送する新規タンパク質を発見しました。このタンパク質を標的とすることで、害虫のアリ以外には作用しない、安全で環境に優しい農薬の開発につながると期待されます。

サトウキビの大害虫「ケブカアカチャコガネ」について、人工合成した性フェロモンを利用して交尾を阻害し、増殖を防ぐ技術の開発に成功しました。合成した性フェロモンを封入したポリエチレンチューブを畑一帯に仕掛けて次世代害虫数を減らすことにより、サトウキビの被害の大幅な低減が見込まれます。

正常の生理状態で、液体窒素下（-196℃）で24時間凍結しても死なないヒルを発見しました。このヒルは最大で32ヶ月間、－90℃で冷凍保存しても生存することが確認され、凍結と解凍の反復に10回以上耐えることが出来ます。

細胞内には酵素タンパク質や遺伝子の働きを調節するタンパク質などがあり、これらタンパク質は、それぞれ独自の働きをするために特異的な構造を持つ複数の領域から構成されています。これまでタンパク質のもととなる遺伝子を欠損させることでタンパク質の働きが調べられてきましたが、細胞内のタンパク質の特定の領域の働きを個別に調べることはできませんでした。今回、抗体が特定のタンパク質の領域に対して特異的な結合活性を持つという性質を利用し、抗体のうち、特定のタンパク質に結合する部分のみを細胞内に作りだすことで、標的となる細胞内タンパク質の特定の領域の働きを阻害させることに成功しました。本成果は、様々な細胞内タンパク質の働きを明らかにするのに役立つと期待されます。

カイコで実際に働く約11,000個の遺伝子の塩基配列を解読しました。本成果は、チョウ目害虫に選択的に作用する新規制御剤の開発や遺伝子組換えカイコによる有用物質生産など、産業利用への貢献が期待されます。

多収イネ品種が持つ、光合成速度を高める遺伝子を世界で初めて特定しました。この遺伝子が働くことで、光合成反応を行う葉肉細胞の数が増え、光合成速度が向上することが分かりました。本遺伝子を活用することにより、収量性の向上したイネ品種の作出が期待されます。

液体窒素内に保存した子豚の精巣をヌードマウスに移植し、発育した精巣から生きた精子を作り出すことに成功しました。さらに、採取した精子を卵に顕微授精した受精卵から、正常な子豚を誕生させることに世界で初めて成功しました。本成果は、豚を始め、様々な希少な家畜遺伝資源の保存・利用に応用できる基盤技術として期待されます。

新素材「コラーゲンビトリゲル^®」を使って、ヒトの角膜上皮細胞の培養モデルを構築しました。この培養モデルを用いて、眼に対する化学物質の高感度な安全性試験法を開発しました。本試験法は、動物を用いず安全性を判断でき、かつ刺激性のより少ない、安全な化粧品などの開発を可能とする実験法として活用されることが期待されます。

イネの根を深い方向に伸ばす遺伝子を発見しました。イネの張り方が浅いイネに本遺伝子を導入すると、根が深くまで伸び、その結果干ばつに強くなりました。他の作物へ本遺伝子を活用することで、干ばつに強い作物の開発が期待できます。

イネ品種「コシヒカリ」から出穂時期（穂が出る時期）を調節する遺伝子「Hd16」を明らかにしました。特定した遺伝子は、イネが日の長さに反応して開花する過程で働いていました。コシヒカリではこの遺伝子の働きが低下して、出穂時期が早くなっていることがわかりました。本遺伝子を活用することで、出穂時期を早めた新品種の作出が期待されます。

いもち病抵抗性遺伝子「Pb1」が抵抗性に果たす役割を解明しました。Pb1タンパク質は、病害抵抗性を高めることが知られる「WRKY45」タンパク質と結合し、その分解を抑えていました。Pb1遺伝子の機能を強化することで、「高い病害抵抗性を安定的に発揮するイネ」の開発が可能となり、低環境負荷の無農薬栽培が実現できると期待されます。

お米の粒を長くかつ重くする遺伝子を特定しました。この遺伝子は、ごく限られた栽培品種にしか存在しない遺伝子であることがわかりました。この遺伝子を育種に利用することで、収量性や品質の安定性が向上した品種の開発が期待されます。

マメ科植物が大気中の窒素を利用する際に必要な、根粒形成の鍵となるタンパク質「NIN」の機能を明らかにしました。NINは、細胞分裂に必要なタンパク質の合成に直接関与していました。ダイズなどにおいてNINの働きを調節することで、窒素肥料が少ない条件でも栽培が可能となり、低環境負荷の農業が実現できると期待されます。

イネの主要な害虫であるトビイロウンカの遺伝地図を作製しました。今回の成果により、農業害虫であるウンカ類の殺虫剤抵抗性に関わる遺伝子や、ウンカ類抵抗性を持つイネ品種の抵抗性を打ち破る働きを持つ遺伝子の特定が加速化されると期待されます。それによって、害虫への効果が持続する殺虫剤の開発や、害虫抵抗性を持つ品種の作出が期待されます。

病原体の攻撃を認識し、防御応答に関与する植物の異なる２つの蛋白質を導入して複数の病害に抵抗性の作物を開発。２つの蛋白質の同時導入で複数の植物種に抵抗性を付与しました。病害抵抗性作物の開発に新たな知見を提供し、環境にやさしい病害防除剤の開発へ貢献します。