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分野グループ・研究チームの紹介(ライフサイエンス)

ライフサイエンス3 田中研究チーム

マリンオミックス研究拠点の形成

代表者について

氏名 田中 剛
所属研究機関 工学研究院
部門 生命機能科学部門
役職 教授
URL http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/4/00003…

外国人研究者について

氏名 Chris Bowler
所属研究機関 Institut de Biologie de l’Ecole Normale Supérieure(IBENS)
部門 Environmental and Evolutionary Genomics
役職 教授・グループリーダー
URL http://www.ibens.ens.fr/spip.php?rubrique36

氏名 David Kisailus
所属研究機関 University of California Riverside
部門 Chemical and Environmental Engineering
役職 教授
URL http://www.engr.ucr.edu/~david/index.php

氏名 Chiara Zurzolo
所属研究機関 Institut Pasteur
部門 Unité de Trafic Membranaire et Pathogénèse
役職 部門長/Director
URL http://www.pasteur.fr/en/research/cell-biolog…

研究者一覧

片山 葉子(農学研究院・教授), 寺田 昭彦(工学研究院・准教授), 吉野 知子(工学研究院・准教授), 新垣 篤(工学研究院・准教授)

研究概要

未知の海洋微細藻類を対象としたオミックス解析、環境・生態調査を通じ、物質生産、生物地球化学的循環、生物多様性、環境保全の包括的な研究を推進するマリンオミックス研究拠点の形成を図る。その推進のため、生物学者、遺伝学者、環境微生物学者、地球化学者、分子生物学者等が一同に介した学際的な研究チームを編成する。学際的な国際共同研究を通じて、次世代を担う本学の若手研究者、女性研究者を育成し新たな学術分野の創成へ繋げる。

外国人研究者が取り組む国際的な海洋バイオバンクと本学独自の微細藻類ゲノムデータベースとの知的融合を図ることでマリンオミックス研究拠点の国際的なプレゼンスの確立を目指す。 現在研究チーム代表者、外国人研究者らは、日欧米を中心とした微細藻類の次世代シークエンサゲノムデータベースの構築を進めており、本拠点の形成によりその取り組みを主導し加速させる。この公的なデータベース公開に伴い、国内外の大学・研究機関、企業への認知度を高めることができるものと期待される。

研究目的

海洋の有効利用は資源の限られた我が国にとって重要なテーマである。我が国の200海里域は世界で6番目の広さを誇り、海底資源に加えて医薬品や化成品のもととなる海洋生物資源の宝庫でもある。生物史の9割近くが繰り広げられた海洋では多種多様な生物が誕生してきた。その中で海洋最大の第1次生産者である藻類は、光エネルギーを利用して二酸化炭素を種々の有価物に変換する地球最大規模の工場でもある。その種類は数十万種以上とも推定されるが、今も調査は続けられ手つかずの海洋資源が眠っている。研究チーム代表者は、本学独自の海洋藻類コレクションを利用し、稀少な藻類のオミックス解析を通じて種々の有価物生産に取り組んでいる。

一方、国連環境計画の協力の下、実施された海洋調査、タラ号海洋プロジェクトでは地中海、インド洋、太平洋、南極、大西洋の海洋生物遺伝資源が収集された。今後、メタオミックス解析を推進することで、ヒトゲノム同様人類共有の知的財産となる海洋バイオバンクとしての確立が期待される。外国人研究者は、同プロジェクトで海洋微細藻類の解析を推進し、海洋で最大のコミュニティを形成する珪藻の高い繁殖能力の理解を通して、炭素、窒素、Si循環の包括的解析、生物多様性解析に取り組んでいる藻類ゲノム解析の第一人者である。珪藻が植物の中で唯一、尿素回路を有していることを明らかにし、海洋中で珪藻が優勢に繁殖することを裏付ける「窒素獲得戦略」を提唱している。現在、研究代表者が見出した特殊なゲノム構造を有する海洋珪藻Fistulifera solarisのマルチオミックス解析を共同で推進している。

本研究では、手つかずの海洋微細藻類を対象としたオミックス解析、環境・生態調査を通じ、物質生産のみならず、生物地球化学的循環、生物多様性、環境保全の包括的な研究を推進するマリンオミックス研究拠点の形成を目指す。

研究計画

本研究では本学独自に構築した海洋藻類コレクションNKCC (No-Ko Culture Collection)、ゲノムデータベースやタラ号海洋プロジェクトによって収集された海洋藻類バイオバンクを研究対象とする。さらに2011年3月11日の大震災のため航海が見送られた日本近海の世界屈指のプランクトンブルーム・漁場での海洋資源の収集と生態調査を行い、国際通用性の高いデータベースの構築を図る。

研究実施内容として、海洋微細藻類の
①メタゲノム解析、メタトランスクリプトーム解析による遺伝資源の獲得
②メタプロテオーム、メタボローム解析による有価物代謝マップの構築を行う。核酸分析には次世代シークエンサを駆使し、海洋微細藻類に特化したデータベースを構築する。また、各種有価物と代謝マップライブラリーを構築し、有価物生産経路の設計に活用する。得られたオミックス情報に基づいた、
③有価物生産株の作出、さらに環境・生態調査による
④生物多様性解析、
⑤海洋中の炭素、窒素、リンなどの物質循環の詳細解明に着手し、海洋環境のダイナミクス理解と海洋遺伝資源の獲得を目指す。

本研究では国際的な研究所であるフランス国立科学研究センターを兼務されているゲノミクスの専門家である外国人研究者及び同研究グループのバイオインフォマティクス専門家を招聘する。さらに本学教員より生物工学、分子生物学、細胞工学の分野の専門家、及び物質循環の専門家を交えた知の集結によりマリンオミックス研究拠点の形成を実現する。得られた成果は、国際共著論文として当該分野の著名な雑誌に投稿し、世界に先駆けてマリンオミックス研究に基づいた新たな学術分野の創成へ繋げる。

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