• 研究室ホームページ

生物の模様とゲノムの変化
 

ゲノムが変化することで現れるアサガオの模様

生物の模様は、遺伝情報の全体であるゲノムの変化により生じることがある。このような変化は、生物に個性や多様性をもたらしている。その理解を深めるために、アサガオの多様な模様を研究している。また、模様のもとになる花色の研究と、アサガオの研究に必要な研究環境の整備、さらにはナショナルバイオリソースプロジェクト・アサガオを分担する研究室として、アサガオリソースの収集・保存・提供も行っている。

花の模様とゲノムが変化する仕組み

ゲノムの変化は、動植物の着色に関与する遺伝子の発現を調節することにより、模様の形成に関わることがある。トウモロコシの種子やショウジョウバエの目に現れる斑入り模様の研究からは、ゲノムを変化させて遺伝子の働きを調節する「動く遺伝子」と「エピジェネティクス」の存在や役割が明らかにされてきた。一方、日本独自の園芸植物であるアサガオでは、エピジェネティクスなどによるゲノムの変化が模様として容易に観察できる。その多様な模様を調べることで、ゲノムの変化と遺伝子の働きが調節される、さまざまな仕組みの理解を進めている。

花の色ができる仕組み

多彩な花の色は、色素の構造だけでなく、細胞内外のさまざまな要因で決まる。アサガオが本来の青色になるためには、青く発色する色素の生合成だけでなく、色素が蓄えられる液胞の中の酸性度が高くなることが重要な要因である。これらの要因が失われると、青色以外の花が咲く。アサガオの多彩な花色を利用することで、色素の生合成や液胞内の酸性度調節の仕組みを研究している。

アサガオを研究するための基盤整備

アサガオは、実験植物として都合の良い性質を持ちながら、ほかの実験植物にはない特性も併せ持っているため、国内外で幅広く研究されている。この研究をさらに進展させるために、アサガオの全ゲノム配列の解読やデータベースの構築、研究ツールの開発など、研究基盤の整備を行なっている。さらに、全ゲノム解読によって、アサガオの形態や着色などに関連する多様な変異の原因遺伝子の特定も進めている。

アサガオバイオリソースプロジェクト

基礎生物学研究所はナショナルバイオリソースプロジェクト・アサガオの分担機関であり、代表機関である九州大学と連携して、その遂行を担っている。当研究室では255の花色に係わる突然変異系統、17万5千のDNAクローンや花弁特異的発現ベクター等を保存し、国内外の研究者に提供している。
 

図1. 多彩なアサガオの花色
花色は色素の構造だけでなく、色素が蓄積する液胞内のpHに依存する。

共同利用研究の募集：アサガオのバイオリソースを活用した研究を積極的にサポートします。共同利用研究についてもご相談ください。

• Annual Report 2021（PDF）
• 要覧 2022年 (PDF)

Waki, T. et al. (2020). A conserved strategy of chalcone isomerase-like protein to rectify promiscuous chalcone synthase specificity. Nat. Commun. 11, 870.
 
Hoshino, A. et al. (2019). Generation of yellow flowers of the Japanese morning glory by engineering its flavonoid biosynthetic pathway toward aurones. Plant Cell Physiol. 60, 1871-1879.
 
Hoshino, A. et al. (2016). Genome sequence and analysis of the Japanese morning glory Ipomoea nil. Nat. Commun. 7, 13295.
 
Morita, Y. et al. (2014). A chalcone isomerase-like protein enhances flavonoid production and flower pigmentation. Plant J. 78, 294-304.
 
Faraco, M. et al. (2014). Hyperacidification of vacuoles by the combined action of two different P-ATPases in the tonoplast determines flower color. Cell Rep. 6, 32-43.