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研究活動

教員の紹介(林 誠)

バイオサイエンス学科

林 誠(はやし・まこと)
Makoto Hayashi

専門分野/植物生理学、細胞生化学
研究キーワード/遺伝子組み換え植物、細胞内小器官

職位:教授
学位:農学博士(名古屋大学)

  • 名古屋大学大学院農学研究科博士後期課程修了
  • 日本学術振興会特別研究員、基礎生物学研究所助手、東北大学大学院農学研究科助教授、基礎生物学研究所助教授、同准教授を経て本学へ

研究室紹介
研究室ホームページ

研究テーマ
(1)植物ペルオキシソームの機能多様性とその制御機構
(2)オイルボディの形成機構
(3)プロテインボディの形成機構
(4)アミロプラストを含むプラスチドの分化制御機構

 動かないことを選んだ植物は、生育環境の変化に適応しながら生きています。植物の環境適応を支えるメカニズムの一つにオルガネラの機能変化があります。たとえば、種子の形成と発芽の過程では、ペルオキシソームの機能が、脂質分解から光呼吸へと劇的に変化します。最近の研究から、植物のペルオキシソームがさらに多彩な機能を果たしていることも分かってきました。そのほかにも、貯蔵脂質を蓄積するオイルボディ、貯蔵タンパク質を蓄積するプロテインボディ、デンプンを蓄積するアミロプラストなどさまざまなオルガネラの機能が変化します。私は、植物オルガネラの機能の可塑性とその制御機構について研究しています。こうした研究は、植物の環境適応の分子基盤を理解するだけでなく、油脂やデンプン、タンパク質など植物バイオマス増産のための技術開発につながることが期待されます。

研究の応用領域 産官学連携で求めるパートナー
食品加工、バイオマス、バイオ燃料、種子育種 食品関連企業、植物育種関連企業、農業試験場、植物生理研究者
Topics of research
(1) Functional diversity of plant peroxisomes and its regulation
(2) Mechanism of oil body biogenesis
(3) Mechanism of protein body biogenesis
(4) Functional regulation of plastids including amyloplast

Plants chose to evolve not to move from a place where they germinated. They, therefore, need to survive by adapting the severe climate changes. Functional dif f erentiation of plant organelles is one of the mechanisms supporting the adaptation to environmental changes. During embryogenesis and germination of seed, for example, function of plant peroxisome changes from degradation of seed-reserved lipid to photorespiration. Other organelles, such as oil body storing seed-reserved lipid, protein body storing seed storage proteins and amyloplast storing starch, are also known to change their functions drastically. I have been interested in studying functional plasticity of plant organelles and mechanisms of the regulation. These studies will provide us not only fundamental understanding of how plant adapts environmental changes, but also hints to develop technique to increase production of plant biomass.

図2.アミロプラスト分化の制御機構を欠く変異体。葉酸を合成できない変異体(右)はアミロプラスト分化の制御ができない。そのため、スクロース存在下では野生型(左)と比較して成長が遅い。この変異体はNHKの「ガッテン」で紹介された。
Fig. 2. Mutant that lacks control of amyloplast differentiation.
Arabidopsismutantwithoutanenzyme
synthesizing folic acid (right) can not control amyloplast differentiation. Therefore, it grows slower than wild-type Arabidopsis (left) in the presence of sucrose. This mutant was introduced at NHK's TV program "Gatten".
主な業績論文等
  1. Hayashi, M., Tanaka, M., Yamamoto, S., Nakagawa, T., Kanai, M., Anegawa, A., Ohnishi, M., Mimura, T. and Nishimura, M. (2017) Plastidial folate prevents starch biosynthesis triggered by sugar influx into non-photosynthetic plastids of Arabidopsis. Plant Cell Physiol. 58, 1328-1338.
  2. Oikawa, K., Matsunaga, S., Mano, S., Kondo, K., Yamada, K., Hayashi M., Kagawa, T., Kadota, T., Sakamoto, W., Higashi, S., Watanabe, M., Mitsui, T., Shigemasa, A., Iino, T., Hosokawa, Y. and Nishimura, M. (2015) Physical interaction between peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis. Nature Plants 1, 15035
  3. Kanai, M., Nishimura, M. and Hayashi, M. (2010) A peroxisomal ABC transporter promotes seed germination by inducing pectin degradation under the control of ABI5. Plant J. 62, 936-947
  4. Hayashi, M., Yagi, M., Nito, K., Kamada, T. and Nishimura, M. (2005) Dif f erential contribution of two peroxisomal protein receptors to the maintenance of peroxisomal functions in Arabidopsis. J. Biol. Chem. 280, 14829-14835.
  5. Hayashi, M., Nito, K., Toriyama-Kato, K., Kondo, M., Yamaya, T. and Nishimura, M. (2000) AtPex14p maintains peroxisomal functions by determining protein targeting to three kinds of plant peroxisomes. EMBO J. 19, 5701-5710.