京都大学 荒木 フロリゲン

1999 年，京都大学の荒木 崇らのグループは，ドイツの グループとともに，のちにフロリゲンをコードしているこ とが明らかにされるflowering locus t（ft）遺伝 子を同定した. 荒木 寅三郎（あらき とらさぶろう 1866年 11月23日（慶応2年10月17日）- 1942年 1月28日）は日本の医学者。 京都帝国大学総長、学習院長や枢密顧問官を歴任する。 東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 准教授 阿部 光知（あべ みつとも） （著者以外の専門家） 京都大学 大学院生命科学研究科 統合生命科学専攻 教授 荒木 崇（あらき たかし） 7．用語解説： 注1 フロリゲン 京都大学OCW動画コンテンツ 講義だけでなく、各種講演やセミナーなどさまざまな映像をご覧いただけます。 2016年12月05日; 公開オンライン授業 edX 自宅にいながらオンラインで京都大学の講義を受けられます。一緒に学びましょう！ 私たちの研究によって明らかになったこと. 京都大学 大学院 生命 ... 2010年）の「第10章 フロリゲン ... ゼニゴケに関しては、日本植物学会の 植物科学の最前線（BSJ-Review）に、荒木が企画編集に関わった和文総説集が公開されています。 第3巻 2012年発行 BSJ-Review vol.3 (2012) の B. FTはホスファチジルエタノールアミン結合タンパク質（phosphatidylethanolamine binding protein; PEBP）ファミリーに属している．PEBPはウシの脳からホスファチジルエタノールアミン（PE）に結合するタンパク質として単離され … 1940年代から京都大学を中心に鋭敏な短日応答を示すアサガオを用いた独創的な研究が繰り広げられて来ました。フロリゲンの本体であるftは、1999年に京都大学の荒木 崇教授らのグループとドイツの研究グループが独立に発見しました。

フロリゲン複合体の可視化に初めて成功し、フロリゲンが機能する細胞を特定した。また、フロリゲン複合体は花芽の形成開始時期に一過的に形成されるものであることを見出した。 3. © The Japanese Society of Plant Physiologists

京都大学大学院　生命科学研究科　分子代謝制御学分野の研究紹介ホームページ(c) 2007 Plant Developmental Biology, Graduate School of BIOSTUDIES, Kyoto-Univ. 53-63辻 寛之, 島本 功 (2012) 「フロリゲンが花を咲かせるメカニズム」農業技術大系 花卉編 32: 2-9 高校生の皆様には以下の参考文献もお勧めします辻 寛之 (2014) 高校生物解説書・植物編（監修 町田泰則/岡田清孝/山本興太郎）第３章「花芽形成とフロリゲン」 講談社横浜市立大学・木原生物学研究所　辻 寛之 

京都大学大学院　生命科学研究科　分子代謝制御学分野の研究紹介ホームページ(c) 2007 Plant Developmental Biology, Graduate School of BIOSTUDIES, Kyoto-Univ. フロリゲンFTタンパク質の機能上重要なドメインとアミノ酸残基. 彼の研究には、生化学と分子生物学の発展を支える基礎となる業績が見受けられる。一つには、酸素欠乏時の動物体内における乳酸形成の研究があり、乳酸の生成を筋肉の無細胞抽出液により証明している。これは後の解糖系代謝の解明につながる生化学研究の重要な基礎をなしたものと言える。また彼は、腸粘膜にDNA分解酵素DNaseが存在することを初めて発見した。後に遺伝現象を担う物質がDNAであることを証明するためにこの酵素がその手段として利用され、これにより分子生物学の基礎が形づくられることになる。 フロリゲンは花芽を作るスイッチとしてはたらく植物ホルモンです。長い間その正体が分からず、教科書にも「未知の物質」等と書かれていました。しかし最新の研究成果によってその正体が解明され、フロリゲンに関わるさまざまな新発見が続いています。文字通り「教科書を書き換えた」これらの発見には、日本の植物生理学研究が特に重要な貢献をしてきました。ここではフロリゲンのはたらきについて、身近な例とともに解説します。　植物が花を咲かせる時期をコントロールすることには、どんな重要性があるのでしょうか。例えば私たちが普段口にしているお米。北海道は今でこそお米の一大産地ですが、安定的にお米が作られるようになったのは明治時代以降のことです。どんな工夫がこれを可能にしたと思いますか？寒さに強い品種ができたから、と考えそうですが、最大の貢献は早く花を咲かせる品種の育成にありました。北海道では秋の時点で気温が低いため、その前に穂をつけることが安定した生産に重要だったという訳です。最新の研究では北海道での稲作を可能にした遺伝子も特定され、この遺伝子のタイプが北海道型の場合にフロリゲンの合成量を増やす効果をもつことも明らかになっています。　フロリゲンの存在は、植物が花を咲かせる時期をどう決めるのかを調べる研究の過程で見いだされました。いろいろな作物、たとえばイネやダイズの種子を、時期をずらしながら種まきするとどうなるでしょう。多くの場合、種まきの時期をずらしたにも関わらず同じ時期・季節に花を咲かせます。つまり植物は花を咲かせるべき季節の到来を認識でき、いつ種まきされようがその季節がきたら咲くのです。では、植物はどうやって季節を認識しているのでしょうか。温度を計っている？と思いがちですが、植物が季節を見分けるためのもっとも重要な情報は日の長さ（日長）であることが分かっています。イネや菊では、日長がたった30分変わったことを見分けて花を咲かせるタイミングを変えることができます。もし人間が時計も見ずに、昨日より今日の日没が30分遅いことを認識しようとしたらとても困難でしょう。植物の日長認識がいかに精巧にできているか想像いただけると思います。　さてフロリゲンは、葉が最適な日長を認識した時に葉で合成され、茎の先端まで輸送されて花芽形成を開始させる植物ホルモンです（図１）。図1 茎の先端に到達したフロリゲン。 　さまざまな実験からフロリゲンが存在することは確実視されてきましたが、これを物質として単離することは困難で、長い間その正体は謎に包まれていました。しかし近年の植物生理学の発展はこうした状況を突破することに成功しました。フロリゲンの正体はFTと呼ばれる遺伝子にコードされたタンパク質だったのです（図２）。図2 フロリゲンFT/Hd3aの立体構造。 　「緑の革命」や種無しぶどうで有名なジベレリンをはじめ、植物ホルモンの実体は低分子化合物やペプチドが一般的ですが、フロリゲンはこれらと比べてずいぶん巨大なタンパク質が丸ごと植物ホルモンとしてはたらく点で興味深いと思います。図3 フロリゲン複合体の立体構造。　これらの発見には日本の植物生理学研究の貢献も小さくありません。1940年代から京都大学を中心に鋭敏な短日応答を示すアサガオを用いた独創的な研究が繰り広げられて来ました。フロリゲンの本体であるFTは、1999年に京都大学の荒木 崇教授らのグループとドイツの研究グループが独立に発見しました。FTをDNA上につなぐタンパク質を発見したのも荒木教授とドイツのグループです。FTがフロリゲンとして働いていることは2007年から2008年にかけて報告が相次ぎましたが、その中でも奈良先端大の故・島本功教授や京都大学の荒木教授の報告は重要な位置づけにあります。島本教授はフロリゲン受容体も発見し、大阪大学のグループと共同でフロリゲン複合体の立体構造も解明しました。　今ではフロリゲンの正体が明らかになり、その作用の仕組みも詳しく分かってきています。こうした発見を利用して、将来フロリゲンを利用した新しい植物改良の道筋が開かれるかも知れません。フロリゲンの量を人工的に変化させることで、秋咲きのキクを四季咲きに改良したり、５年も穂をつけずに茎葉を出し続けるバイオマスイネが開発されています（図４）。またフロリゲンは、花だけでなくジャガイモを作ったりタマネギを作ったりと驚くべき多様な機能を持っていることも分かってきました。図4 フロリゲンによる植物改良。 興味を持った方には以下の参考文献をお勧めします。荒木 崇 (2009) 「フロリゲンの分子生物学」 光周性の分子生物学（海老原史樹文・井澤 毅 編） シュプリンガー・フェアラーク東京, pp. 進学を考えている高校生の皆さん、植物に興味をお持ちの一般の皆さま、私たち農学部 資源生物科学科 植物生理学分野（生命科学研究科 統合生命科学専攻 分子代謝制御学分野）の研究成果を簡単に紹介いたします。 花を咲かせるスイッチであるフロリゲン複合体の詳細な解析によって、植物が花を咲かせる仕組みを解き明かした。 2. 荒木 崇（あらき たかし） 国立大学法人 京都大学 大学院理学研究科 生物科学専攻 〒606-8502 京都市左京区北白川追分町 Tel：075-753-4135 Fax：075-753-4137 E-mail： 佐藤 雅裕（さとう まさひろ） 独立行政法人科学技術振興機構 研究推進部 研究第一課 相転換の制御機構や 頂端分裂組織 の機能維持機構に関する研究を進めている。さらに、それらの成果を踏まえて、加齢や個体の寿命の調節機構の解明にも取り組みたいと考えている。 総合学術電子ジャーナルサイト「j-stage」－国内で発行された学術論文全文を読むことのできる、日本最大級の総合電子ジャーナルプラットフォームです。 フロリゲンは花を咲かせる時期の決定に重要な因子である。したがって、フロリゲン機能の解明は開花の人為的制御に直結し、農産業へ大きな波及効果をもたらすことが期待される。 1. 9,10) ．シロイヌナズナの花成 …

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