【生命科学コース】新連載！教員ロングインタビュー1・福永教授

印刷用ページを表示する 2023年5月12日更新

　生命科学コースでは、大学Web上で講義、学生のさまざまな活動や卒業生の声を連載形式で紹介しています。本年度は、昨年の新任教員インタビュー（金岡教授）に続き、教員の研究活動をインタビュー形式の連載としてお届けすることにしました。第一弾として、植物遺伝学を専門にしている福永教授の活動を紹介します。

福永健二教授

”遺伝資源と栽培植物の起源”

Q　ご専門やこれまでの研究について教えてください。

　専門分野は、植物遺伝学や育種学です。育種学は植物の品種改良の分野です。その中でも遺伝資源や栽培植物の起源が専門です。

　遺伝資源というのは、品種改良のための材料です。作物の野生種やもうあまり利用されなくなった昔の品種なども含まれます。例えば、図1はトウモロコシのその祖先のテオシントと呼ばれるメキシコに自生している野生植物です。テオシントは枝分かれをたくさん出して小さい穂をたくさんつけます。また熟すと種子がばらばらと広がっていきます。おまけに硬い殻をつけます。種子も簡単に発芽しません。自然に生えていて子孫を残すのにはその方がよいのです。トウモロコシはそれに対して少ししか茎がありません。そこにとても大きな穂がつきます。穂が皮に覆われていて熟しても自然に種子が広がることはありません。また種子も殻に覆われていません。種子を播くとすぐ発芽します。人間が種子を播いて栽培して育てて収穫するにはこちらのほうが都合がよいのです。このような違いは数少ない遺伝子で決まっています。数千年前の人間たちが最初はテオシントを集めて食べていたのが、やがて栽培するようになりました。種子を播いて栽培し収穫するということを繰り返していく過程で突然変異によりこのようなものが徐々に出来上がってきたと考えられます。これはイネやムギでもそうですし、野菜や果樹でも栽培のものは野生のものと遺伝的に異なるものになっています。これを栽培化(domestication)と言います。動物でも、ブタはイノシシから、イヌはオオカミからできたとされていますが、これも同様です。日本語では家畜化と訳されますが、英語では植物と同じドメスティケーション（domestication）とされています。

図1　野生種テオシントと栽培種トウモロコシ

　また、栽培化された植物は起源地から、人の手によって広がってきました。歴史の授業などで、弥生時代に稲作が日本に伝わってきたというのをきいたことがあると思います。また、アメリカ大陸起源の、トウモロコシやジャガイモやトマトはコロンブスがアメリカ大陸を発見した後になってようやくヨーロッパやアジアに入ってきたというのもきいたことがあるかもしれません。人の手によって運ばれるにともなって起源地とは違う気候に適応したり栽培する人間の嗜好性によって性質が変わってきたりしています。

　このような野生種や昔ながらの栽培品種（在来品種）や今はもうあまり栽培されていない改良品種などをひっくるめて、遺伝資源と言います。今は直接役に立たないかもしれませんが、今流行っていない病気に強かったりストレスに耐性があったりなどします。図2はさまざまな雑穀と呼ばれるものの写真です。これらも貴重な遺伝資源です。また、作物の在来品種というのはその土地その土地の文化と結びついてきたもので、文化財のような一面もあります。例えば、京野菜などを考えていただいたらわかるのですが、食文化や風土と密接に結びついています。また、作物は祖先野生種の自生できる範囲をはるかにこえる地域で栽培することができます。このさまざまな環境に適応できる遺伝子は何なのか野生植物の研究ではわからないようなことを知ることができます。進化生物学の材料としても非常に面白いです。ダーウィンの進化論は、変異と選抜によって進化が起こるというものですが、まさにそのわかりやすい例であると言えます。

　余談ですが、広島県には独自のジーンバンクがありましたが、残念ながら予算などの関係でこの度廃止になりました。つくばにある農研機構のジーンバンクにも重複して保存されているのですが、アワ・キビについてはこちらでも引き取ることにしました。また、来たばかりのころ広島県のジーンバンクからハトムギの系統をいただいて論文をひとつ書いています。すぐには役に立たないが重要な遺伝資源やそれを用いた研究成果を世に発信していきたいと思います。

図2　雑穀類遺伝資源とトウモロコシ

“野生種から栽培種への進化を探る”

　研究材料としては、マイナーですが、雑穀の中のアワを使っています（図3）。雑穀というと貧しい人の食べ物というイメージがあり最近は健康食品というイメージがあるかもしれませんが、黄河文明で主食であったりアジアやヨーロッパでは重要な作物であったということが知られています。我々の歴史を知る上でもカギとなる作物です。また、祖先野生種は道端に生えているエノコログサであることも知られています。私たちは世界中のアワ遺伝資源のコレクションを用いてさまざまな遺伝子について進化遺伝学的な研究をしています。目下、エノコログサからアワへの違いを決める遺伝子や適応に関わる遺伝子、形の違いを決める遺伝子などの研究を行っています。図4はアワとエノコログサの写真ですが、こんな雑草からこんなごっつい穂の作物になったって不思議だと思いませんか？この違いを遺伝子レベルで解明しようというのが今研究していることのひとつです。図5は、最近の論文からの図ですが、アワの出穂期に関わる遺伝子を同定して地理的な分布をみたものです。分布を広げるのにキーとなった遺伝子のひとつなのではないかと思っています。

図3　世界中から収集られてきたアワ在来品種の穂．このようなさまざまな形の違いを決める遺伝子は何かDNAレベルで調査しています。

図4　エノコログサとアワ．路傍に生えているエノコログサが栽培化されたものがアワです。どうやってこのような形態の違いなどが生まれたのかを遺伝子レベルで調査中です。

図5　出穂期に関わるPRR37遺伝子とその地理的分布(Fukunaga et al. 2022)．PRR37は体内時計に関わる遺伝子です。この作物が南北に広がるのにこの遺伝子の機能低下が必要だったと思われます。

　最近はゲノム科学の面からも注目されておりゲノム解読もされており世界で雑穀類や野生種の研究も増えています。地球環境変動は先が見えません。イネやムギ類、トウモロコシなどの穀類以外の、ストレスに強い雑穀類やその野生種なども研究していく必要があります。また、得られた知見は、イネやトウモロコシなどの作物に応用させることもできます。作物がどのようにして広がってきたのか？どのようにしてできてきたのか？という過去に対する問いは、これからの気候変動にどのように適応していくのかという未来に対する問いへの答えにもつながっていきます。

　博士号取得して県立大学に来るまでの9年半はなかなかポストがありませんでした。上記のトウモロコシの栽培化の遺伝子の研究をしているアメリカのウィスコンシン大学のJohn Doebleyのラボや野生植物Spartinaの倍数性進化を研究しているフランスのレンヌ第1大学のM.L.Ainoucheのラボや、環境問題を学際的に研究する京都の総合地球環境科学研究所にいたこともあります。当時はキャリア面ではなかなか厳しい時期でしたが、あとから振り返って見ると視野を広げるのに重要な時期だったと思います。

“進化生物学と文系研究の融合”

Q　研究者になろうと思ったきっかけなどはありますか？

　子供のころから図鑑を見たり昆虫を飼ったりしていて漠然と研究いいなぁと思っていました。どうしてこんなに多様な生き物がいるのか、みたいな感じで、進化生物学もなんとなく面白いと思っていました。あと歴史や人類学みたいな文系分野も好きでした。大学に入ってから農学部なので、農学っぽい本を読んでいましたが、中尾佐助「栽培植物と農耕の起源」（岩波新書）が、上に書いたような栽培植物の起源とか栽培化みたいなことが書いてあってこういう研究に関わりたいなと思っていました。自然科学と人文科学の境界領域みたいなところにも惹かれました。関連する本を読んでいて京都大学の世界中を駆け回って、ムギの仲間や雑穀を収集している先生がいることを知り、そこの大学院に進みました。当時はDNAを用いての研究などまだまだの時代でしたが、その後新しい手法を何とか取り入れて研究してきています。また、私の出た大学（京都大学）は文化人類学と農学の境界領域の研究なども盛んで実際私の先輩でも最初は農学で今では人類学者のような人もいます。国立民族学博物館の研究会にも参加させていただいて他分野との方とディスカッションしたりする機会もありました。なんとなく学部時代におぼろげなく考えていたような研究ができているような気がしています。

“遺伝子の研究とエキサイティングな発見”

Q　研究をしていて今まで一番、これはすごいと思った瞬間は？

　ある遺伝子を調べていたらトランスポゾン（動く遺伝子）がおそろしくたくさん見つかり、作物ができあがって数千年でこんなにトランスポゾンが飛び回って変異が起こってそれを人間が選び出してきて目に見える表現型ができているのだということは個人的に非常に驚きました。あとは交配した集団を用いて解析して、形質の違いの遺伝子がこれでこういう風に違っているからなのではないかとかきれいに割り出されるのも非常に面白いです。今、現在進行中の「形を決める」遺伝子も、候補となるものが割り出されていていろいろな解析を進めています。非常にエキサイティングです。

　交配している材料の後代も栽培してみていると両親の遺伝子の組み合わせでこんなものができるのかと驚くことがあります。材料を植えてみている時間も暑くて大変ですが非常に楽しいです。

　ここに来てから、ずっと共同研究者の皆さんや研究室の学生さんたちにいろいろと助けてもらっています。感謝です。

Q　趣味などは？　

　あまりないのですが、読書とかですかね。小説とかノンフィクションとか幅広く読んでいます。ここ数年、他の研究者が書いた本を割と読んでいます。前野ウルド浩太郎さんの「バッタを倒しにアフリカへ」とか郡司芽久さんの「キリン解剖記」とか福島健児さんの「食虫植物: 進化の迷宮をゆく」とかおススメです。あと博物館や美術館に行ったり音楽を聴いたりとかですかね。スポーツは、野球が好きです。カープと言いたいところですが、ベイスターズファンです。今年は先発ピッチャーが充実しているので期待しています。旅行も好きですが、コロナでなかなか行けなかったですけどまた行きたいですね。

Q　広島に来られて長いですが広島はいかがですか？

　私自身は東京出身で大学は関西でここに来るまで直接広島とは関わりがありませんでしたが、祖父が終戦前後は広島で造船関係の仕事をしていましたし父も中学生で終戦を竹原で迎えています。妻もお父さんの仕事の関係で広島にいたことがありますし、いろいろと縁を感じます。上に書いたようにプロ野球はカープファンではありませんが、広島出身の芸能人やスポーツ選手は応援してしまったりします。15年もいますので愛着はありますね。

Q　高校生や在校生になにか一言

　生命科学コースは、植物だけでなく動物、微生物、細胞などでユニークな研究をしている先生が集まっています。庄原という環境も自然が豊かで研究に集中するには良い場所です。図書館も充実しています。この規模のキャンパスにしては驚くほどの充実度ですよ。

高校生の皆さんは是非受験を検討してみてください。ホームページには卒業生の声や研究室の様子など情報が満載です。更新していきますのでチェックしてください。

　あとはやはり好奇心をもつことが大事だと思います。何かひとつものを見るのでも漫然と見るのと好奇心をもってどうなっているのかとかどうしてとか考えながら見るのとでは全然違って見えると思います。これが研究の入り口でもあると思います。

　研究すること自体は地味ですが、研究からわかってくることは、スポーツや映画並みにエクサイティングです。こういう面白さも理解してもらいと思っています。

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