【植物生命・卒研紹介シリーズ】No. 3 環境生理学研究室

寒い日が続いていますが、 植物生命科学科の各研究室では卒業研究が佳境を迎え、4回生が熱い日々を過ごしています。学科の卒業研究発表会まで残り二ヶ月、各研究室の卒業研究の様子をリレー形式でお伝えしようと思います。植物生命の各研究室ではどんな研究をしているのでしょうか?


「揺れる環境」に植物がどう応答するか​​

 環境生理学研究室(古本)では、「一定ではない環境を植物がどう感じ適応しているか」に着目し、実験をしています。よくある実験環境下では、「光量」も「温度」も一定に保ちますが、実際の野外環境ではこれらは一定ではありません。実験環境下で一定に保とうとしているのは、これらの環境要素が変動する(揺れる)と実験結果やその解釈がややこしくなるからです。一方で、野外の植物はこうした一定ではない環境下で適切に対応し生き抜いています。一定環境で生育させることを前提にしたこれまでの研究では、揺れる環境に適応する植物の能力は過小評価されているかもしれません。

 実際に1日を通じての気温や光量の変化を調べてみると、図1のようになりました。当然のことながら、明け方に一番気温は低く、昼過ぎに最も高くなります。その差は10℃程度です。光量は、もっと短時間で激しく変動します。細かく変動する主因は「雲」です。雲で太陽光が遮られると、大きく光量が低下し、その雲が通り過ぎるとまた光量は復帰します。こうした環境変動は生きていく上での重要な要素ですが、これまであまり研究されていませんでした。




図1 野外での気温(青)と光量(赤)の変化

  ここでは、気温応答性を研究している学生の様子を紹介します。温度変化に応答できるかどうか調べるために、まずは16℃、22℃、28℃の異なる温度で植物を飼育しました。すると、その温度に応じて、植物の形態が「伸びた」のです(図2)。これを「徒長現象」と言います。温度を感じて適切に形態変化に反映させる能力があることを示しています。


図2 日常に起こりうる範囲の温度で育てた植物の形態

 彼の採用している実験手法は、分子遺伝学といわれる手法です。野生型のシロイヌナズナが28℃で伸張する中、伸長しない株を探します。その株を育て種子を収穫し(図3)、その後代種子でも同じように伸長しない性質が遺伝しているかを確認します(図4)。

図3 種子を採取している様子

図4 後代の種子で性質が遺伝しているかどうか確認しているところ


 これらの伸長しない系統では、「気温を感じて伸びる」過程に関係する遺伝子に異常のある変異が起こっていると想定されるので、その変異箇所を遺伝学によって同定します。この学生は、頑張って同定までと意気込んでいますが、単離した変異株の多くについては、次年度の学生が引き継いで担うことになるでしょう。

 同様の方法ですでに単離に成功し、遺伝子の同定を終えた株もあり、これらについては、修士課程の学生が担当し研究しています。原因遺伝子がコードするタンパク質がどのように温度シグナル伝達に関係しているのかを想像し、こうであろうかなど仮説を立てて、証明しようとしています。

 こうしたアプローチはシロイヌナズナという小さく世代が短い植物の利点を最大限に活かした研究方法です。以前この学科に所属していた岡田清孝先生が世界の植物学研究に導入した実験モデル植物です。いずれは、コムギにこうした性質を導入し、収量の増加につながる研究に展開したいと考えています。

(古本)

「1期生と2期生の卒業研究が論文になりました」



"Effects of weathering and silicic acid uptake by rice plants on weathered products-Quantitative changes in potassium, silica, and aluminum in granitic Fluvisol." Soil Science and Plant Nutrition (2021): 1-7.

この論文は2年間の牧圃場の水田とその土を使ったポット栽培試験で,無施肥の状況でカリウムとケイ酸の土壌(+潅漑水)からの供給量とイネの吸収量の収支から,イネが土壌中の鉱物を壊していることを明らかにしたものです.イネは鉱物を壊し,自身の養分になるカリウムとケイ酸は吸収してしまいますが,鉱物中のアルミニウムは土壌に残ります.アルミニウムは周囲の有機物と結合して難分解性炭素(腐植)になったり,イネが吸収しなかったケイ酸と結合して粘土になります.言い換えると,カリウム肥料を減らすと,イネは土壌に炭素を固定し,温暖化対策に貢献してくれるのです.

論文には書けないけれど,毎週潅漑水を汲みに牧圃場に通ったり,根のまわりの土を採取した後,刷毛で採集したり,まさに「泥だらけ」になって頑張りました.

(土壌学研究室 森泉)

【植物生命・卒研紹介シリーズ】No. 2 情報生物学研究室

 

寒い日が続いていますが、 植物生命科学科の各研究室では卒業研究が佳境を迎え、4回生が熱い日々を過ごしています。学科の卒業研究発表会まで残り二ヶ月、各研究室の卒業研究の様子をリレー形式でお伝えしようと思います。植物生命の各研究室ではどんな研究をしているのでしょうか?


野外における生物の振る舞いを知る​

情報生物学研究室(永野)では、イネやシロイヌナズナといった根や葉のある”普通の”植物の研究だけでなく、微細な藻類を使った研究や植物を全く使わずにデータとコンピュータだけを使った研究まで様々なテーマで卒業研究を行っています。

そのうちの1つが微細な藻類シゾン(Cyanidioschyzon merolae)を使った研究です。シゾンは単細胞の紅藻で、葉緑体やミトコンドリアなどを一つしか持たない、などシンプルな構造を持つため、細胞生物学の研究に用いられています。


(上図:シゾンの培養の様子)

博士研究員のMさんが、永野研に来られる前にもともとシゾンを使った研究をしていたこともあり、培養法など指導してくれています。Mさんの以前の研究で蛍光顕微鏡でシゾンを観察していると、細胞内に謎の「黄色い顆粒」があったり無かったりすることが気になっていたそうで、卒業研究のテーマの一つとして取り上げることになりました。


(上図:シゾンの顕微鏡写真。茶色に見えているのが「黄色い顆粒」。細胞1つが直径2マイクロメートルくらい。

今のところ、「黄色い顆粒」の成分も機能も分かりません。成分や機能を調べるには、たくさん集めてきて分析することがよくあるアプローチですが、あったり無かったりするものではたくさん集めるのは大変です。そこで、今年の卒業研究では、まずは「黄色い顆粒」がたくさん作られる条件を探すことにしました。色々と検討してもらった結果、どうやら培養の仕方によって「黄色い顆粒」が出来たり出来なかったりするらしい、ということがわかってきました。現在、卒業研究をまとめて発表する準備中です。発表に向けて「黄色い顆粒」だと少し締まらないので、もうすこしかっこいい名前を付けたいですね、などと話しています。


(永野)



Ryukoku Market Place で出店しました

  24日に深草キャンパスの成就館にて、Ryukoku Market Placeに出店しました。

 経営学部の藤岡ゼミ、スポーツサイエンスコースの松永ゼミ、農学部の山崎ゼミ、古本ゼミの関係の学生たちが、それぞれの活動に関連した食品をマルシェ形式で販売しました。



 同日には、政策学部のマルシェも深草駅前で実施されており、農産物の販売を、複数の学部が実施する1日となりました。

 政策学部の先生が、「それぞれの学部は切り口が違うので、同じマルシェを実施してもまた学びの角度が違うのですね。面白い。」とおっしゃっていて、その意見にはおおいに頷けました。農産物の販売をするにしても、政策学部の切り口と経営学部、農学部の切り口は似ているようで違います。

 その話を横で聞いていた農学部の学生は、「でも、私には、経営学部と農学部の切り口の違いがまだわかりません」と小声で話してくれました。農学部の切り口なら、「販売」に加え、「その農産物の栽培のしかた、より美味しく食べる方法、その生産物の性質、地域とそれを生産する人々について、学べて、それは経営学部ではできないんじゃない」と農学部の学科構成をイメージしながら返すと、なるほど納得した様子でした。まだ二年生、これから色々な授業を履修するでしょうが、今回体感したことを大切にこれからの学びの時間を過ごすのはずいぶん有意義なのではないかと思います。経営学部にも、スポーツサイエンスコースにも、政策学部にも、それぞれの学びに特徴がある。当たり前すぎることですが、「販売する」という行為を通じて、他の学部との比較を考えることで、良さや違いを体感できたかもしれません。

 コロナも収束しつつあり、多くの方に来ていただけて、対面での販売はありがたいことでした。久しぶりに会う職員の方々と挨拶できることもとても嬉しかったです。



 そういえば、先週末には、浜大津の朝市で農学部の学生が圃場で収穫された米と白味噌を一般の方に販売していました。一般の人に触れ、販売の背景を話しているうちに、自分たちの学びを振り返る時間になるのだろうなと思います。

 さて、古本の研究室では、湖南市の障がい者支援施設「チャレンジファーム」との共同で販売している蜂蜜とそこの主力商品「平飼いタマゴ」、湖南市の特産品の「弥平トウガラシ」その関連商品、松永ゼミの開発した「龍谷玉」という飴のなかに含まれる蜂蜜、に関与しました。合わせて、農学部卒業生の起業した「守山びわっ子農園」のトマトも販売しました。このトマトは飛ぶように売れ、生産者の卒業生ににいい報告ができます。


他にもリンゴ農家から買い付けたりんご販売や、山椒が練り込まれたマドレーヌなど、素敵な商品が並び、客足は時間ギリギリまで途切れませんでした。

 初めての実施でしたので運営面での課題もたくさん見つかりましたが、またやりたいね、瀬田キャンパスでもぜひやりたいね、というのが販売に参加した関係者の想いです。

(古本)

【植物生命・卒研紹介シリーズ】No. 1 多細胞免疫動態研究室

急に寒い日が続いていますが、 植物生命科学科の各研究室では卒業研究が佳境を迎え、4回生が熱い日々を過ごしています。学科の卒業研究発表会まで残り二ヶ月、各研究室の卒業研究の様子をリレー形式でお伝えしようと思います。植物生命の各研究室ではどんな研究をしているのでしょうか?


【視ることで理解する「植物−微生物相互作用」】

多細胞免疫動態研究室(別役)では、植物と微生物の相互作用の現場で何が起きているのか?を顕微鏡などを用いて理解しようとしています。2020年度に新しくできたばかりの研究室で、今年度の4回生が龍谷大で最初の卒業生になります。

別役研では、研究室立ち上げとコロナ禍のダブルパンチでなかなか思うように実験できる状況にならず、特に今年の4回生には申し訳ない状態でした。しかし、そんな中でも4回生はそれぞれの研究テーマに懸命に取り組んでいます。


植物を病気にするにはまず植物を健康に育てることが第一で、別役研では多くの場合、無菌的に播種します。また、「視る」ためには様々な遺伝子組換え技術が必要です。このような作業はクリーンベンチで無菌的に行います。


圃場では農作物は簡単に病気になっているように見えます。しかし、植物の病気を研究するためには、誰がやっても同じように病気を引き起こすことができなければ研究になりません。そのために、見たい病気・現象ごとに決まった接種方法があります。下はちょうど病原体懸濁液をシリンジで葉に注入しています。こうすることで、接種葉で一様な感染を起こすことができます。こういった接種実験のあと、病徴の視認や病原菌数の計測、顕微鏡での観察などを行います。

また、実際に植物に病原体を感染させる実験のみならず、「視る」ための遺伝子組換えの実験も数多く行います。下の写真は、その過程で新しいプラスミドを作って、その確認をしています。

学生実習では毎回言われたことだけやっていた人もいるかもしれませんが、研究室では単なる「作業」だけではなく、自分で考えることが大切です。そのためには実験ノートがとても大事です。教えてもらった方法をきちんとノートに書いておいて、毎回、実験前にその日の作業を整理して予習した上で実験をします。そして、終わったらきちんとその過程と結果をノートに書いて、結果を考察して、次の実験の準備をします。PCもほぼ必須ですね。

そして一番大事なのが実験のあと片付けです。使った器具はきれいに洗って、廃棄物は適切に処分します。学生実習でも散々言われてきたかと思いますが、片付けや洗い物が雑だと、正しい実験データが取れなくなります。


別役研の龍谷大での最初の卒業生となる今年の4回生。研究室で実験を始めてまだまだ日が浅いですが、日々、急速に成長していっています。最初は何も思い通りに進まず、途中で諦めていたような実験も、自分で計画して、知りたいことに迫りつつあります。この先、いったいどんな成果を出してくれるでしょうか?卒業研究発表会を楽しみにしていてください。

(別役)












基礎生物学実習(11/2,11/9)

11月2日と9日の基礎生物学実習は、資源生物科学科の岩堀先生の担当回でした。

牧のジャガイモ圃場(灰色低地土)と龍谷の森(褐色森林土)から採取した土壌を使い、土壌中の細菌や微小動物の分離と観察を行いました。

 


実習では、それぞれの生物に適した分離方法を学びました。

今回行ったのは、微生物のプレート培養、ベルマン装置法、ツルグレン装置法です。

初日に培養の開始と装置のセットを行い、1週間後に観察を行いました。

 

プレート培養では、土壌を水によく懸濁し、それを希釈してプレートに塗り広げました。

シャーレの中に、色や形状が違う円形状のコロニーが観察できます。



このプレートは、どちらも灰色低地土由来です。

でも、使った培地が違うと増殖する微生物が異なります。

左のポテト培地ではカビなどの糸状菌が、右の標準寒天培地では球菌や桿菌などの細菌が生育します。

 

 

ベルマン装置法は、写真のように、漏斗(ろうと)とチューブを組み合わせて作ります。

上に土を載せ、水が満たされた下のチューブを伝って、一番下にあるサンプル管の底に小動物が落ちてくる仕組みです。

この方法では、光学顕微鏡を使って線虫やクマムシを観察することができます。

元気に動いてる線虫を見つけたときは、学生さんから歓声が上がりましたw

 

 

ツルグレン装置は、光を嫌う小動物の採集に適しています。



ふるいに土を乗せ、白熱電球を当てます。

すると光と熱を嫌がる虫が、下に置いた水を張ったビーカーに落ちてきます。

実体顕微鏡で観察すると、トビムシやダニを見ることができます。

何頭いるかカウントし、土壌あたりの生息数を調べました。

 


実習を通じて土壌に生息する多様な生物を観察できました。

土壌の種類によって生息する生物に傾向はあるのでしょうか?

観察結果を元に考察を行いました。


                                      (辻村)

 

中川ゼミ:オンラインゲスト講義「持続可能な地域づくり軋轢と対立を乗り越えて ~よそ者・専門家の役割~」

 11/17の総合演習2において、筑紫女学園大学現代社会学部の上村真仁教授を招き、ゲスト講義「持続可能な地域づくり軋轢と対立を乗り越えて ~よそ者・専門家の役割~」をしていただきました。

上村先生は、民間企業の地域環境研究センターや、沖縄県石垣島のWWFジャパンによる珊瑚礁保護研究センターでの勤務を通し、内発的地域おこしに関連した活動をしてこられました。そうした現場での経験について、特に「よそ者」が地域の中に入っていくことでどんなことが起こったのか、について詳しくお話ししていただけました。




ゼミ生からは、どうしたら地域社会からの信頼を得て活動ができるのか、といった質問が出るなど、すでにフィールドワークを始めている、あるいは、これから始めようとしている自分たちに、上村さんのお話をどう生かすことができるのかを考えるきっかけにもなったようです。

また、感想としては、以下のようなものが上がり、地域活動のリアリティを学べる機会になりました。

--- 都市部で考える環境保全と現地で行う環境保全にはギャップがあり、問題を解決して終わりではなく、時間をかけて地域住民とともに持続可能な地域を作っていくのだと学びました。地域の子供たちとともに活動することで、その子ども達も地域のことを考えるきっかけになると思いました。(M)

--- まちづくりを行なっていく上で必要になってくることがとてもよくわかり、勉強になりました。柔軟な考え方と、それぞれの協力によって目指していくゴールが成し遂げられるということを感じました。空港(建設)の話では、賛成でも、反対でも、その地域を大切にしたい気持ちはもっていて、それを反映させて、最終的に陸上に空港を作ったという話はすごいことだと感じました。(S)


貴重なお話を聞かせていただき、ありがとうございました。(中川)


基礎生物学実習(11/8)

 今回の基礎生物学実習(担当:三柴先生)は「遺伝Ⅰ(染色体)」です。体細胞分裂における染色体の行動を観察します。観察材料は市販のニンニクを使用しました。


最初に、ニンニクを吸水させて発根させます。23日で写真のように十分に発根します。根を切り取り、マイクロチューブに入れた固定液に浸します。

 

一週間後、固定液から根を取り出し、マイクロチューブに入った塩酸に移します。


次に、60℃のウォーターバスに入れて10分間処理をし、根を取り出して、シッフ試薬(フォイルゲン染色)を入れたマイクロチューブに移します。熱処理をすることにより、DNAのプリン塩基(AG)のアルデヒド基が遊離し、シッフの試薬と結合して、赤紫色に呈色します。数分経つと、下の写真のように根端部分が赤紫色に変化します。シッフの試薬は、肌に付着すると赤く染まってしまうので注意しましょう。


染色された根を取り出し、根端の分裂組織(約1.5mm)を安全カミソリで切り出し、スライドガラスの上にのせ、45% 酢酸を一滴落としてカバーガラスをのせます。


スライドガラスの右角から安全カミソリの刃をカバーガラスの間に差し込み、カバーガラスの上から根端の上部を爪楊枝で軽くたたいて組織を広げます。少しコツがいる、大事な工程です。


組織を広げたらカミソリ刃を抜いて、アルコールランプの炎の上にかざします。あたためることで染色が進みます。カバーガラスの上から、指で真上から押しつぶして、完成です。

 

顕微鏡でプレパラートを観察中


一度でうまく観察できた班は少なかったようですが、細胞分裂の進行が見れるまで、何度もプレパラートを作り直してチャレンジしました。

上手にできたプレパラートでは、このように染色体の中期像を観察することができました。実習を通して、体細胞分裂の進行過程を理解できたでしょうか。

(中田)

「光合成」の教科書の編集・執筆















編者として参画した教科書「光合成」の予約販売が開始されました。

Amazonのページは以下の通りです。

https://www.amazon.co.jp/dp/4254171765

大学院で「光合成」を学ぼうとしている人が対象です。

光合成は、植物の基本的な性質ですので、植物に関する研究をしようとすると避けて通れない学問領域です。ですが、光合成を分析する学問領域は、物理学から、化学、生化学、細胞生物学、植物形態学、生態学、などととても広く多岐にわたっており、実質上、全てを網羅的に学ことはできません。それぞれの分野及び境界領域を対象に研究するのが修士課程や博士課程の学生のできる範囲ではないでしょうか。一方で、新しい発見は、境界領域を超えて新しい知識に触れたときに誘発されることが多いです。できる限り隣接する領域を超えた知識に触れてもらうことが大切だと思っています。

ですので、この教科書では、それぞれの専門の方々に執筆いただき、できるかぎり他の分野の学生が読んで理解できるようにすることを目指しました。

ちなみに、私自身は、私が専門とするC4光合成の分野について執筆するとともに、酵素反応などの他の領域を編集しました。

細かな校閲作業が苦手で、こうした編集作業には向かないことは自覚していましたが、作業を通じて、他の学問領域のこと、出版社とのやり取りなど色々と学ぶことができました。

Amazonnでも、書店でも、ちらっと見ていただけると幸いです。



(古本)

フードビジネスの現場をフィールドワークしてきました

2021年11月10日、落合ゼミ3回生の全員参加型フィールドワークを、うね乃本店(京都市南区)で実施しました。おだしを手がかりに、日本の食文化を支える地域企業の活動について学ぶ、ゼミの恒例行事です。


まずは、体温測定と手指消毒をしてから店内に入ります。

采野元英社長から、企業理念、おだしの役割、製品に用いられる素材の種類などを説明していただきます。同時に、実物サンプルをじっくり観察します。


同時に、おだし素材をテイスティング。産地や製法の異なる昆布や鰹節、それぞれの味の特徴やその組み合わせによる変化を体験します。


つづいて、隣接する本社工場へ。製造ラインを観察しながら、品質管理の取り組みや、設備の特徴、素材をあますところなく使い切るための工夫などを学びます。


工場の社員さんからは、指宿などの産地から送り届けられた鰹節を京都でどのように加工するのか、そのプロセスを聞き取り、フィールドノートに記録します。


今回ははじめての試みとして、二人の社員さんがご自身の就活の経験や、食品企業で働くことのおもしろさについて、プレゼンテーションしてくれました。

毎日の食生活からフードビジネスまで、幅広い視点で学ぶ機会となりました。ご協力をいただいた采野社長をはじめ、工場と本店の社員のみなさまに、心から御礼申し上げます(落合)。

中川ゼミ・鳥取県智頭町におけるフィールドワーク

中川ゼミ3年生の岡本智也さんが、横浜市立大学の吉永ゼミ企画による「智頭プロジェクト」のメンバーとして、2021年11月7日に鳥取県智頭町にてフィールドワークを行いました。以下、岡本さんからの報告です。

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2021年11月7日、始発電車に乗り込み鳥取県智頭町へ行きました。自伐型林業を営む株式会社皐月屋さんにて、智頭町の林業の一日(ルーティン)や智頭杉のルーツを、株式会社サカモトさんでは、木の加工について学びに行きました。

町内の観光施設「石谷家住宅」にて



林業における伐採の対象となる杉の木は、200年、400年と膨大な月日を経て佇む木も多くあり、そうした環境下で働く方との対話を通して心の中にもゆったりとしたときの流れを感じ、時間に追われ生活する私にとって、とても貴重な体験となりました。

林業ルーティン巡りの際、実際に林道を歩いてみると、その美しさに驚きました。間伐の具体や日差しなどが計算されていました。そこから、人が林に入り、手入れをする重要性を学びました。


手入れされず日当たりが非常に悪い林


間伐され日当たりが良好な林道




株式会社サカモトさんでは、主に木の加工法について学びました。特に、水や汚れに弱い木材であったとしても、圧縮をかけることで強度が増すという技法に興味を持ちました。3分の一に圧縮された木は密度が上がり、水が浸透しなくなると言うことを教えていただきました。化学物質を使わずとも、工夫次第でいかようにも木の可能性を引き出すことができということを知り、木そのもののイメージも変わりました。柔軟な加工法から、物事を一方向から考えるのではなく、多面的に捉えることの意義を学ぶことができたと思います。


圧縮され木材(画面中央)


木を専用の機械で乾燥中


専用の機械で薄くスライスされた木材



昼に訪れた、移住者である渡邊格さん、麻里子さんが営む「タルマーリー」では、実際自家製酵母と国産小麦を使い、地域内での資源循環を重視し製造されたパンを食する機会がありました。「「本物志向」が智頭町にはある」という話を滞在中に何度か耳にしていましたが、タルマーリのパンは、まさに「本物志向」が詰まったものであると実感できました。


元保育園を改装し、営業



昼前にはほとんどが売り切れるほどの人気


野生の菌を使ったパン


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コロナ禍ということで、学外活動が大幅に制限されていたため、日帰りでの調査とならざるを得ない中、関係者の皆さまのご協力のおかげで、有意義な時間を過ごせたようです。学外での経験、特に、現場を知る経験は、学生にとって大きな刺激と励みになります。感染対策を取りつつ、今後もこのような機会を設けていきたいと考えています。皆さま、ありがとうございました。(中川)