客觀日本

【先驅科研人】查明機制以便利用花的結構色,實施「光量子農業」

2024年07月16日 科學家訪談
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越水 靜
日本國立遺傳學研究所 情報研究系 生命網路研究室 助教
綜合研究大學院大學 先端學術院先端學術專業 遺傳學課程 助教,
出生於東京都。2018年完成綜合研究大學院大學生命科學研究科博士課程,獲得理學博士。曾擔任明治大學研究與智慧財產權戰略機構研究推進員、明治大學農學部生命科學科助教等職務,2022年起任現職。2021年入選ACT-X研究者。

Q1. 您是如何走上研究之路的?
A1. 因爲被染色「藍玫瑰」的美麗所感動

我從小就非常喜歡植物。記得上小學時,我在一本書上看到了一張純藍色玫瑰的照片,被它的美麗深深打動,然而,母親告訴我那其實是經過染色處理的假藍玫瑰,讓我感到很失望。那時我才知道自然界中並不存在藍色的玫瑰。雖然後來人工培育出了藍色的玫瑰,但當時在我幼小的心靈中,我開始思考是否可以利用生物技術培育出藍色的玫瑰,這激發了我對研究者這一職業的興趣。

大學的時候,我加入了一個專注於改變花卉顏色的應用研究室,之後進入了綜合研究大學院大學,研究花卉的演化。我選擇綜合研究大學院大學的其中一個終極因數是,在體驗入學期間,我被研究室進行的基礎研究的魅力深深吸引。對那些能讓人發出「爲什麼」疑問的現象進行研究和驗證的程序讓我覺得非常有趣。此外,由於綜合研究大學院大學提供碩博連讀的五年一貫制教育,我可以在一個能夠專注於研究的環境中深入學習和研究,這一點也吸引了我。

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野西瓜苗的花瓣的表面結構及截面圖。在具有結構色的中心區域(照片中的紅點部分),細胞外基質中的角質層形成了微細的凹凸結構。

Q2. 具體的研究内容是什麼?
A2. 確定了三個相關基因的候選因子

「結構色」不是由色料產生,而是由表面結構形成的色彩。花朵的結構色是由花瓣細胞表面的微小窩凸結構引起的,類似於CD光碟上出現的彩虹效果。這種凹凸結構都非常微小,每個凹凸都不到1微米(1微米是百萬分之一米),並且它們是等間距排列的。我對植物如何形成這種結構非常感興趣。然而,這個領域的研究文獻相對較少,其機制尚未完全闡明。因此,我決定自己來解開這個謎團,並開始了相關研究。

在ACT-X專案中,我正在致力於查明植物花瓣產生結構色所必需的細結構的形成機制。我們對「野西瓜苗」這種花朵具有構造色的植物進行了基因體分析和基因表現分析,透過比較具有結構色的區域和沒有結構色的區域的基因表現,從而等比縮小了與細結構形成相關的基因的範圍。

現在我們已經確定了三個有力的候選因子,接下來將進一步對這些因子進行深入分析。另外,由於花朵的結構色能夠吸引蜜蜂,因此如果能將結構色應用於農作物上,可能會使仍依賴人工授粉和果實成熟劑的農作物生產變得更加高效和省力。未來,我們的目標是透過結構色促進蜜蜂授粉,實施「光量子農業」。

Q3.  對於有志成爲研究者的人有何建議?
A3.  深入探索「爲什麼?」

對感興趣的事物深入挖掘並揭示其原理,這是研究的真正樂趣所在。對我來說,那些尚未被解開的謎團更加吸引人,而在研究中遇到困難時,我往往會更加投入其中。在花朵的結構色研究中,起初我們甚至不知道哪些植物適合作爲研究材料。因此要自己從零開始,決定使用的材料、建立適合這些材料的實驗系統等。當實驗不順利時,我會不斷改變條件並反復嘗試。征服這些問題的程序非常有趣,也讓我感到非常滿足。

對於未來有志成爲研究者的各位,我希望能夠珍視內心的「爲什麼?」。即使是日常生活中的事物或現象,也值得探索。帶着疑問去觀察,並且深入探索問題,這是踏上研究之路的第一步。(TEXT:村上佳代)

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在木曾駒嶽享受登山的樂趣,在突起的岩石上豎鍛。

原文:JSTnews 2024年7月號
翻譯:JST客觀日本編輯部

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