植物環境応答研究室

環境情報、特に光によって調節される植物の形態形成（光形態形成）や細胞内運動（葉緑体光定位運動）の光受容から信号伝達、現象発現にいたるまでの過程をヒメツリガネゴケ (Physcomitrella patens)、ホウライシダ (Adiantum capillus-veneris)、シロイヌナズナ (Arabidopsis thaliana) などを材料として、細胞生物学、生理学、分子生物学的に解析しています。

成川グループでは、光合成微生物であるシアノバクテリアを対象に、光利用戦略を分子レベルから細胞集団レベルの階層で解明することを目指した研究を進めています。また、その過程で見出した分子群を光遺伝学や蛍光イメージングに応用利用するための分子改変の研究にも取り組んでいます。

所属教員

鐘ヶ江　健・准教授
成川　礼・准教授

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研究内容

光形態形成

植物は大地に根をはって成長・発達するため容易に動けません。そのため、時々刻々と変化する周囲の状況を常に"見"ながら、自身の成長をコントロールし、環境に適応しています。これが端的に実感できるのが、「もやし」です。もやしは暗所、つまり光のないところで育ったマメの芽生えですが、太陽光のもとで育てれば双葉を展開し普通の芽生えになります。このように周囲の光環境によって形態が変化する現象を光形態形成と呼びます。光を感じるためには光を吸収する色素が必要ですが、植物はこのようなセンサー色素をたくさん持っています。赤色光・遠赤色光を吸収するフィトクロム、青色光を吸収するクリプトクロム、フォトトロピンです。我々は細胞レベルで光形態形成が扱えるコケ植物、シダ植物を用いて、センサー色素による光受容から細胞骨格によって調節される形の変化までのプロセスを調べています。

葉緑体光定位運動

光形態形成のセンサー色素であるフォトトロピンとフィトクロムは、面白いことに細胞内での葉緑体の動きもコントロールしています。葉緑体は植物に特徴的な細胞内器官ですが、効率よく光合成を行うため、弱い光のもとでは細胞内で光が一番よくあたる場所に移動してそこに定位します（弱光反応、集合反応）。強い光の下ではクロロフィルが光分解しないように細胞内で光のあまり来ない場所に移動します（強光反応、逃避反応）。形の変化ではありませんが、この現象も周囲を"見"て、環境に適応している例です。我々はこの葉緑体光定位運動について、センサー色素による光受容から細胞骨格に依存する運動にいたる過程を調べています。

関連リンク

ホウライシダESTデータベースAcEST