当ユニットでは種子休眠、発芽、ストレス応答に代表される植物の適応反応の制御機構を明らかにする研究を行っています。これらの生理作用に重要な役割を果たすことが知られているアブシシン酸（ABA）、ジベレリン（GA）、ジャスモン酸（JA）などの植物ホルモンに着目し、その生合成および輸送機構の解明に取り組んでいます。さらに遺伝的、化学的な制御により、輸送体や生合成制御因子の機能を有効に利用することで、植物の生産性や環境適応力を高める技術開発に取り組みます。

これまでに多くの植物ホルモンについて、生合成、分解（不活性化）、受容、情報伝達に関わる詳細な制御機構が明らかになりつつありますが、植物ホルモンの輸送については生理的な意味も含めて未解明な点が多く残されています。私たちは、ABA、GA、JAに対する受容体が、それぞれの化合物依存的に特定の制御タンパク質と相互作用する性質を利用し、未知の植物ホルモン輸送体を網羅的に探索する酵母two-hybrid系を確立しました。この手法により、これまでに硝酸やペプチドの輸送体ファミリーとして知られていたNRT1/PTR FAMILY (NPF)タンパク質のいくつかが、 ABA、GA、JAの輸送体として機能することを明らかにしました。また、近年新たな糖輸送体ファミリーとして報告されたSWEETタンパク質のいくつかが、GA輸送体として機能することも明らかにしました。これらの輸送体の詳細な機能解析を進めるとともに、新たな植物ホルモン輸送体の探索を進めています。

　図1. ABA輸送体NPF4.6の機能を失った変異体は花茎の表面温度低下を示した

植物ホルモンによって引き起こされる生理作用は、植物ホルモンの内生量に大きく依存します。そのため、植物体内における植物ホルモンの内生量を正確に把握することが非常に重要です。私たちは、液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析法（LC-MS/MS）を用いて、ABA、GA、JA、IAA、サイトカイニン、サリチル酸などの植物ホルモンの微量定量をおこなっています。また、ナノスプレーチップと呼ばれる先端系約1マイクロメートルの微細なキャピラリーを用いて、顕微鏡下で分取した細胞内容物を直接質量分析することにより、植物ホルモンを一細胞から定量する技術開発にも取り組んでいます。

　　　図2. 一細胞からの植物ホルモン質量分析

植物ホルモンが植物の生活環の多くの場面で重要な役割を果たしていることが知られていますが、既知の植物ホルモン以外にも重要な生理活性を持つ化合物が存在すると予想されます。私たちは、酵素や輸送体の機能を欠失した変異体の表現型に着目し、トランスクリプトーム、メタボローム、ケミカルバイオロジーなどの多面的なアプローチを駆使して、植物の成長を制御する新たな生理活性物質の探索を進めています。

種子は乾燥、高温、低温などの過酷な環境を、時には数百年もの間、生きたまま乗り越える事が出来ます。私たちは、植物ホルモンに着目したアプローチのみでなく、シロイヌナズナの野生型系統間における多様性（自然変異・ナチュラルバリエーション）に着目したアプローチで、休眠、発芽、寿命などに関する種子に秘められた特殊な機能の決定に関与する因子の同定を進めています。