豊凶が大きい木

花を咲かせるホルモン
とその遺伝子の研究
{
北大農学部森林科学科
造林学研究室４年小向愛
もくじ
1.
2.
3.
4.
5.
遺伝子の研究とは
フロリゲンの歴史
花を咲かせるための遺伝子
花を咲かせるメカニズム
これから

遺伝子をテーマを選んだ理由：
昔から恐竜に興味があった
→進化や遺伝子
研究テーマ：
「ブナにおける花を咲かせるための遺伝子の
調節機構」
→なぜ、花を咲かせるための遺伝子を研究する
のか？

遺伝子の研究とは


遺伝子はタンパク質の設計図
遺伝子をもとにつくられたタンパク質は身体の
様々な生理現象に関わる
例）酵素、情報を受け取る受容体
生理現象を調べるためにはタンパク質を調べる
タンパク質を調べるためには遺伝子を調べる
遺伝子の研究とは

ゲノム（genome）研究（～１９９０年代）
＝設計図づくり、ピースを集めてパズル
ポストゲノム研究
＝タンパク質の機能の研究
タンパク質どうしの反応の研究

ブナにおけるゲノム研究


ブナのゲノム解読は一昨年、完了！
花を咲かせるホルモン、その遺伝子の研究に
取り組む
花を咲かせるホルモンの研究
花を咲かせるホルモン（タンパク質）
 フロリゲン（Florigen）と呼ばれる
↓
 日本の植物学者の悲願である幻のホルモン
 もしくは夢のホルモン

ホルモンとは
生体内で起こる反応に対して、特定の器官で
生産され、血液や体液などによって運ばれて
標的の器官で作用を起こす物質。
 例）インスリン、エストロゲン（女性ホルモン）

動物ホルモン、植物ホルモン
 フロリゲンは最初に発見された植物ホルモン

フロリゲンの歴史①～フロリゲンとは
「花咲か爺さんの灰」
 植物に美しい花と実りをもたらす物質


種から発芽し、茎、枝、葉を伸ばす栄養成長
から花を咲かせて種子を作る生殖成長への
転換（花成）を促すスイッチ
栄養成長
生殖成長
フロリゲンの歴史①～フロリゲンとは
１９３７年、ロシアの植物学者によって提唱
 何か花芽を作らせる
物質が存在する！
＝フロリゲン

葉で作られ、茎→茎頂と長距離輸送
→花芽が作られる

フロリゲンの歴史①～フロリゲンとは

フロリゲンが存在しそうなことはわかったが
以降、その正体は謎なまま・・・
フロリゲンを抽出するこができなかった
→植物ホルモンは動物ホルモンより
非常に小さく、網目からすり抜けてしまう


調べようとしても調べられず研究技術の進歩
を待つのみ・・・
フロリゲンの歴史②～本当にあるのか？

発見されもしないフロリゲン・・・
→幻のホルモン
研究したけれど、成果は得られない・・・
 リスキーな研究
 存在を否定する研究者
 諦めていく研究者が出てくる

フロリゲンの歴史②～本当にあるのか？
それでも・・・諦めなかった日本の研究者たち！
東京大学、京都大学、奈良先端技術大学

フロリゲンの存在が提唱されてから
７０年後！
日本の研究者によって世界に先駆けて
フロリゲンの正体が明らかにされた
→日本はフロリゲン研究をリードしている
フロリゲンの正体とは

フロリゲン
＝ＦＴ遺伝子を設計図とするタンパク質
シロイヌナズナから発見
花を咲かせるためには
「花咲か爺さんの灰」のようにふりかければ
花が咲くわけではなく・・・
ＦＴ遺伝子が働いてフロリゲンを作る
ことで花は咲く
花を咲かせるための遺伝子とは

ＦＴ遺伝子は常に働いているわけではない
・・・花を咲かせる時期は決まっている
・・・ＦＴ遺伝子が働く時期も決まっている
→ＦＴ遺伝子はフロリゲンの設計図だけではなく
花を咲かせるタイミングの調節も担う！
花を咲かせるための遺伝子とは
花を咲かせる時期の調節

温帯植物の多くは季節の変化を読み取っている
温度（冬の低温）
＋
 日長の変化＝光＋時間
葉

ＦＴ遺伝子
花を咲かせるための遺伝子とは
冬の低温、日長の変化などの情報が
ＦＴ遺伝子が働く条件となり、ＦＴ遺伝子が働く
→フロリゲン生産→花が咲く


様々な外界からのシグナル（情報）を集めて、
花を咲かせるかどうかの総合的な判断を
行っている遺伝子！
ナズナ、トマト、ダイズ、ポプラ、ブナ等
他の研究ではジャガイモの形成にも関わっている・・・
花を咲かせるための遺伝子とは
フロリゲンの研究が始まってから、７０年
 ＦＴ遺伝子の研究とともに、それに関わる
様々な植物の生理現象を解き明かす鍵
 様々なことがわかったが、未解明なことも多い


これからも、日本の研究者がフロリゲンの研究
を昔の粘り強さとともにリードしていく
花を咲かせるメカニズム
花を咲かせるメカニズムは植物によって異なる
Chailakhyanも全ての植物に共通するとまでは
言及せず
 日長変化を葉で感受→フロリゲン生産→花芽

このメカニズムが全ての植物で共通するならば、
「どんぐりの木」など、豊凶をもつ樹木の花成のメ
カニズムは説明ができない。
花を咲かせるメカニズム
一年生草本：寿命が一年
「花を咲かせる」こと
 一生に一度
 子孫を残せるかどうかが係る
ＦＴ遺伝子だけ？
・・・ＦＴ遺伝子欠損した物も花成が確認
花を咲かせるために複雑なメカニズム
（中には、４つの経路を隠しもつ物も）
花を咲かせるメカニズム
樹木：寿命は数十年～数百年
開花・結実が可能な樹齢（10年～70年）
に達すれば、
 一生の間に多回、花を咲かせ
 そのうち、一つ種子が生き残れば
子孫を残すことができる
・・・花成がルーズな樹木も
豊凶が小さい木、豊凶が大きい木
シラカンバ、リンゴなど・・・
ドングリの木（ブナ、ミズナラ）
花を咲かせるメカニズム
樹木
生存戦略の違いによって、花成への積極性は
ことなるが、長い寿命の中で、移動できるのは
種子を飛ばす時だけ！
→花成がルーズな樹木でも、花成は重要！

しかし・・・
樹木の花を咲かせるメカニズムに関する研究例
が非常に少なく、未解明なことが多い！
花を咲かせるメカニズム
環境保護の高まりから植林事業の増加・・・
 郷土の木である、ブナやミズナラを植えることも

豊凶が大きい樹木は種子生産が不定期で
種子の供給が不安定・・・
植林したくても、種が少ないので苗ができない！
結実しても、シイナ（不稔性種子）だったり・・・
花を咲かせるメカニズム



豊凶が大きい樹木における、花を咲かせる
メカニズムの解明が期待されている！
樹木はゲノムサイズが大きいため、ゲノム研
究がなかなか進まない
開花結実までに何十年もかかるため、遺伝子
欠損体をつかった研究ができない・・・
これから・・・ブナの花成研究
栽培植物（イネ、アサガオ等）、ゲノムサイズ
が小さいモデル植物の先行研究をお手本にし
て、ブナと照らし合わせてみるしか方法はない
 途方もない研究・・・
 豊凶が大きいけれど、調査木が結実しないと
何も研究が進まない！


一昨年から研究をしている先輩のときに
何十年に一回くらいの大豊作！
これから・・・ブナの花成研究
先輩の研究によってわかったこと

ブナの花成にもＦＴ遺伝子から作られる
フロリゲンが関係していることがわかった！
植物の進化の流れ・・・
裸子植物
獲得・喪失
（イチョウ等）被子植物
獲得・喪失
（ブナ）草本類（モデル植物）
これから・・・ブナの花成研究

ＦＴ遺伝子が存在し、その機能を発揮している
どうして、ブナの開花・結実は不定期なのか？
ＦＴ遺伝子に外界の環境シグナルを伝える因
子が欠如？もしくは、働いていない？
 働いているけど、シグナルが弱くて、うまく
ＦＴ遺伝子をつかえていない？

これから・・・ブナの花成研究


一方で、ブナの開花・結実に春先の低温が関
係しているという生態的知見から
近年、ＦＴ遺伝子の制御に関わることが明らか
にされたエピジェネティクス研究に注目

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