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2011年
・寺北明久教授、小柳光正准教授らの研究成果がサイエンス誌に掲載
・JAXA「きぼう」船内実験室利用テーマに生物学科のテーマが選定
クラゲの目から学ぶ「光を感じるしくみ」の進化
寺北明久、小柳光正
多くの動物は、光を感じたり見たりすることにより外界の情報を得ています。現在、さまざまな動物は、それぞれ異なる目をもち、独自の光の世界を見ていると考えられています。目の中には、光をキャッチするために特化した細胞（光受容細胞）が存在し、その中には光をキャッチするためのタンパク質（オプシン色素）やキャッチされた光情報を神経の情報に変換するしくみが含まれています。オプシン色素は、光を最初にキャッチするので、その性質により光受容細胞でキャッチされる光の色など、見え方や光の感じ方が変わるのです。私たちは、オプシン色素やそれに続く光情報の変換に関わるタンパク質を解析し、比較することにより光受容細胞の進化や多様性に迫ろうとしています。
最近、発達した目を持つ動物の中でもっとも原始的な動物である刺胞動物のアンドンクラゲについて、オプシン色素と光情報の変換のしくみの解析に成功しました。その結果、アンドンクラゲの光情報変換のしくみは、ヒトを含めた脊椎動物のものと部分的に類似していることを発見しました。また、私たちの研究グループは、メラノプシンと呼ばれるオプシン色素を調べ、脊椎動物の概日リズムの光調節に関わる光感受性の網膜の神経節細胞が、昆虫や軟体動物、頭索動物をはじめとする無脊椎動物のある種の光受容細胞と同一起源で、光情報変換のしくみもそっくりであることを、すでに見出していました。したがって、多種多様に見えるさまざまな目の光をキャッチする細胞と光情報変換のしくみは、大きく２つに分類されることを明らかにすることができました。これらの２種類の細胞が起源となり、多種多様な目に進化したと想像されます。
左図 アンドンクラゲ 矢印の先端に目が存在する。
右図 2種類に分類される光受容細胞と光の情報を神経情報に変換するしくみ。
2010年
・中村太郎教授の研究が大阪市立大学広報 「CITY×UNIVERSITY」 第6号(p. 5-6)に掲載
・中根大介博士研究員がリンダウ・ノーベル賞受賞者会議に参加
・中根大介博士研究員が井上研究奨励賞を受賞
６０周年を迎えた植物園 ― 大きな二つの役割と今年の活動 ―
飯野盛利、植松千代美
私たちを含む地球上の生命は、太陽エネルギーを使って有機物質を作り出す植物によって支えられています。しかし、人類の活動による地球環境の激変は、多くの植物種を絶滅の危機へと追いやり、植物の繁栄を危ういものにしつつあります。植物の多様性と繁栄を確保することは、21世紀における最も重要な課題といえ、植物の多様性保全とその研究の拠点となる植物園の役割は益々増大しています。一方、植物園は市民に開かれた市民のための施設でもあります。とくに本植物園は、大学の植物園として、植物のもつ働きとその大切さを市民に発信していく役割を担っています。毎年、多くの市民がここに足を運ばれるので、本学が市民に向けて情報を発信する格好の場所でもあります。60周年を迎えた本植物園では、植物の多様性保全に向けての役割を強化するため、絶滅危惧植物の収集育成により一層力を入れていきます。また、市民向け講座「生命科学講座」と朝日カルチャーセンターとの連携講座「植物と自然の不思議」を開講し、植物園展示室に「理学研究科コーナー」を新設するなどして、市民に向けての情報発信の強化をします。生命科学講座は、高校生など、これからの日本を担う若い世代の方にぜひ参加していただくために、大阪市・大阪府教育委員会なども通して広報していきます。理学研究科コーナーでは理学研究科所属の教員が市民向けのポスターを展示し、市民からの質問にも教員が直接対応できるようにします。
今年、当園で50年以上の歳月を経て咲いたアオノリュウゼツラン（メキシコ原産）。
背景は生きた化石とも呼ばれるメタセコイアの並木。
国際宇宙ステーション「きぼう」実験棟利用研究
「重力によるイネ芽生え細胞壁のフェルラ酸形成の制御機構（Ferulate）」
若林和幸、曽我康一、保尊隆享
植物機能生物学研究室では、国際宇宙ステーション（ISS）利用研究国際公募での採択実験「Regulation by Gravity of Ferulate
Formation in Cell Walls of Rice Seedlings （代表者：若林和幸）」を、2010年5月にISSの「きぼう」実験棟において実施しました。今回の宇宙実験では、自らの体を支える必要のない微小重力下において、細胞壁成分、特に、イネ科植物に特徴的なフェノール性成分の代謝がどのように変化するのかを調べることにより、抗重力におけるそれら成分の役割と構築制御メカニズムを明らかにすることを目的としています。
細胞壁は植物細胞の周囲を取り囲んでいる構造体であり、機械的強度を与えることで植物体を支える役割を担っています。海で誕生した生物が数億年前に陸に進出する過程で、動物は骨や筋肉を発達させたのに対して、植物は細胞壁を発達させることで1Gの重力に対抗してその体を支えるシステムをつくり出しました。細胞壁は、支持体としての機能に加えて植物細胞の成長や形態を直接的に調節しており、さらに、病害虫や微生物の侵入に対する防御などの重要な役割を担っています。この研究は、細胞壁代謝の理解のための基礎的知見となるだけでなく、効率的な品種改良や宇宙での食糧生産などの応用的研究につながることが期待されます。
植物機能生物学研究室の教員が行った宇宙植物実験は、1998年「RICE」実験、2008年「Resist Wall」実験、2009年「Space Seed」実験、そして今回の「Ferulate」実験の4件あり、これまでに実施された日本の宇宙植物実験の半数を占めています。さらに、2012年にも「Resist Tubule」宇宙実験が予定されており、宇宙植物学研究の拠点として注目されています。
<参考> 大阪市立大学広報 「CITY×UNIVERSITY」(第7号 p. 12)
大阪市立大学 トピックス ホームページ (2010年5月)
Ferulate宇宙実験
JAXAチャンネル(4分50秒頃から)
 
2009年
アフリカのタンガニイカ湖魚類の高度な社会と群集構造
幸田正典
霊長類や鳥類の行動や社会は古くから研究されてきました。近年スキューバ潜水での水中観察が可能となるにともない、行動や社会の研究にとって魚類が最適な研究対象の１つとなってきました。動物機能生態学研究室では、子育てをするタンガニイカ湖カワスズメ科魚類を、脊椎動物の社会進化を考える上での優れたモデル生物ととらえ、野外調査及び水槽実験を行っています。その中にはスイスのベルン大学などと共同研究しているテーマもあります、最近では、ほ乳類や鳥類で知られる「共同繁殖」が魚類でも存在することを、我々がはじめて発見しました。さらに昨年は、この共同繁殖の成立には、雌による父性の操作が不可欠であることを水槽実験により実証しました(図1)。これは脊椎動物で始めての実証研究であり、海外からも大きく注目されています。また、これら魚類の個体認知・記憶・空間認識・類推力、そして社会性が従来の予測よりもはるかに高いことを明らかにするなど、我々の研究は動物行動学の発展や動物の社会進化の理解に大きく貢献しています。
群集生態学にとっても、タンガニイカ湖の魚類群集は優れた研究対象であり、画期的な成果がいくつもあがっています(図2)。特に競争関係にある近縁種の共存機構や種多様性の維持機構の解明が期待されています。同時にこれらの成果は自然保護を考える上で貴重な資料を提供します。
図１ 共同繁殖する一妻二夫のカワスズメ。中央の雌が産卵場所を選ぶことで大雄(右)と小雄の受精をたくみに操作する。小雄の頭上に卵が見える。
図２ タンガニイカ湖のカワスズメ類の魚類群集。まるで水族館のよう。
2008年
大面積調査区を用いた熱帯林の長期野外研究
山倉拓夫、伊東 明、名波 哲
地球上で現在確認されている生物種は、約170万種といわれています。生命現象に共通する性質を明らかにする一方で、生物多様性の創出と維持のメカニズムの探求もまた、生物学の重要課題です。当植物機能生態学研究室では、生物多様性のホットスポットの一つである東南アジアの熱帯林において、国際共同研究を続けています。スタッフはもちろん、大学院生、学部生、外国人留学生が調査に参加し、精力的に研究を続けています。マレーシアとタイの熱帯林に設置された大面積調査区において、樹木の詳細なマップを作成した結果、複雑な立地環境に対応して各樹種が住み分けることにより、多様な樹種が集団を維持し、共存していることが明らかになりました。さらに、この住み分けは、同属の近縁種間でも確認されています。この研究成果は、「熱帯雨林研究ノート」（2008年 東海大学出版会）として出版されました。最近は、野外観察とDNA解析を併用することにより、肉眼観察では分からない植物集団の遺伝的多様性の評価や、花粉散布による交配範囲の推定にも取り組んでいます。調査研究の進展により、地球環境問題の一つとして憂慮されている熱帯林の減少と劣化に対し、具体的な指針を提示できると期待されます。
マレーシアボルネオ島の熱帯
2007年
あらたな植物の栄養「プラントサプリ」
平澤栄次、樽井 裕
植物の生理生化学分野の中で、19世紀の中ごろにリービッヒらにより確立された植物栄養学においては、無機養分のみの水耕で生育が可能であることが示され、それに空気中の二酸化炭素と十分な光エネルギーで植物は発芽から結実までの一生を完結することができるとされてきました。一方、室内や日当たりの悪いベランダに置かれた植物は、落葉や萎凋をおこし、特に亜熱帯性のハイビスカスでは室内では2ヶ月で枯死してしまいます。しかし、最近わが研究室で特許申請した有機栄養補助液（プラントサプリ）を与えると、8ヶ月後も60％以上の葉が残り、そのあと野外に置くと開花しました。その後本学の新産業創生研究「貧光下でのプラントサプリメント」の一端として、南極の昭和基地内での長期植栽保持実験も開始しました。室内に植物を置くことができれば、そこで暮らす人々の精神的ストレスの軽減や空気の清浄作用、乾燥しやすい時期の加湿など生活環境を改善できると考えています。
そして、日当たりの悪い場所での芝生の保持や、貧光以外のストレス下にある植物などへの点滴、野菜工場の照明軽減、収穫直前や収穫後の作物の品質向上など様々な用途が考えられます。また都会のビル内を森のように緑で満たせば、室内を冷やす効果も期待できます。いままでの無機栄養中心であった植物栄養学にあらたな有機栄養学の新分野を加えた教科書「植物の栄養30講」（朝倉書店）を2007年10月に刊行しました。
まったく新規の生体運動メカニズムを発見！
宮田真人
マイコプラズマはヒト肺炎などで知られる病原性バクテリアで、固形物表面にはりついたまま滑るように動く、“滑走運動”を行います。当学科の過去数年の研究により、滑走運動に直接関与するタンパク質４つが同定されました。その結果、この運動がこれまで人類が調べてきたどんな細胞運動とも根本的に異なるメカニズムで起こっていることが明らかになりました。4つのタンパク質のうち、あしとしての役割を果たすGli349は八分音符のような印象的な分子形状を持っています。そのため、その電子顕微鏡写真が1959年のノーベル医学生理学賞受賞者、アーサー＝コーンバーグの遺稿となった絵本、Germ
Stories（ミクロの世界の仲間たち―微生物のふしぎなおはなし）、Univ Science Books（羊土社）、（2007年11月7日出版）の中の1ページとして紹介されました。いっぽう、滑走の装置を細胞内部からささえる構造については長年の謎でしたが、マイコプラズマ細胞の膜を界面活性剤で溶かし、DNAを分解酵素で取りのぞくことにより、可視化に成功しました。その構造も右の写真のようにどんな生物でも見つかったことのない興味深いもので、「米国科学アカデミー紀要」（2007年12月4日出版）に論文が掲載されました。マイコプラズマの滑走運動はマイコプラズマ感染に深く関連するため、これらの成果は新たな生体運動の分子メカニズム研究分野の確立につながるだけでなく、マイコプラズマ性疾患の治療薬の開発などにも貢献できるものと考えられます。
2006年
都市問題研究「市民と共にさぐる大阪のセミの謎」
沼田英治
大阪市立自然史博物館のご協力により、「なんで大阪にこんなにクマゼミが多いんや」という素朴な疑問を市民とともに解く研究を行っています。近年、大阪市内では驚くほど多くのクマゼミが発生しており、早朝の鳴き声が市民の安眠を妨害するまでになっています。このクマゼミ増加の原因として、地球の温暖化や都市のヒートアイランド現象との関係が指摘されていますが、科学的にはその関係は明らかではありません。
2005年7月に長居公園で行った「あなたもセミ採り名人」というイベントでは、300名以上の市民の参加を得て、5,489頭のクマゼミ成虫に標識をして放しました。そのうち計140頭が再捕獲されましたが、最も遠くで捕れた場合でも、1.2 kmしか離れていなかったので、クマゼミの移動能力はあまり高くないのかもしれません。一方、20日以上経過して再捕獲されるものが何頭もみられ、最長で30日後に生きて再捕獲されたものがいました。セミの寿命は、はかないもののたとえに使われますが､クマゼミは意外と長生きするもののようです。
このようなイベントを通じて、身近なセミの未知の性質が明らかになり、また市民の生物や温暖化現象に対する関心が高まることは、とてもうれしいことです。今後は、クマゼミと他のセミの間で温度や乾燥に対する耐性などの生理学的性質を比較することによって、大阪にクマゼミが多くなった原因を解明し、現在の都市環境と生物の関係を考えてゆきたいと思います。
クマゼミにマークをつける市民のみなさん
2005年
宇宙実験による植物の重力反応機構の解明
保尊隆享、若林和幸、曽我康一
生命活動の特徴として、周囲の環境を正しく捉え、それ適切に反応することがあげられます。重力は重要な環境要因の一つですが、地上ではその大きさや向きが一定であり、生物の重力反応機構は十分に理解されていません。当研究室では、スペースシャトルSTS-95における宇宙実験を通して、微小重力環境では植物が重力屈性（屈地性）をやめて自発的な形態形成（形作り）を行うこと（写真）、また重力屈性と並ぶ重要な重力反応として抗重力（重力の力に抵抗する反応）があることを明らかにしました。
当研究室では、この抗重力機構の解明をめざしていますが、第4回ライフサイエンス宇宙実験国際公募における「重力によるコムギ芽生え細胞壁のフェルラ酸形成の制御機構（研究代表者：若林和幸）」の採択に続いて、2004年に行われた第5回国際公募でも「植物の抗重力反応における微小管-原形質膜-細胞壁連絡の役割（研究代表者：保尊隆享）」が採択されました。わが国から採択されたライフサイエンス全分野11テーマの中で同じ研究室から複数テーマが採択されたのは初めてであり、植物科学領域では４テーマ中の２テーマを占めることになります。当研究室は、今後とも、宇宙植物科学の国際的拠点として活動して行きます。
地上（上）及び宇宙（下）で生育したイネ芽ばえ
ナショナルバイオリソースプロジェクト(酵母)中核拠点の構築
下田 親、中村太郎
生物学の研究には、研究対象となる生物に関するDNAや生物個体などのバイオリソースが欠かせません。文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)はさまざまな生物種ごとのバイオリソースについて収集・保存・提供を行うとともに、質の向上など、時代の要請に応えたバイオリソースの整備を行うものです。平成14年度より私たちの研究室はNBRP酵母の中核的拠点になっています。これまでの8年間の事業(委託費総額2億4千万円)で質、量ともに世界トップクラスのリソースセンターになっています。分裂酵母菌株約10,000、遺伝子クローン約94,000を有し、全世界に向けて年間1,000件を越える提供を行っています。保有リソースはNBRP情報センターと協力してデータベース化し、世界に情報発信しています。
NBRP酵母のホームページ
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