客观日本

【先驱科研人】查明机制以便利用花的结构色,实现“光子农业”

2024年07月16日 科学家访谈
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越水 静
日本国立遗传学研究所 情报研究系 生命网络研究室 助教
综合研究大学院大学 先端学术院先端学术专业 遗传学课程 助教,
出生于东京都。2018年完成综合研究大学院大学生命科学研究科博士课程,获得理学博士。曾担任明治大学研究与知识产权战略机构研究推进员、明治大学农学部生命科学科助教等职务,2022年起任现职。2021年入选ACT-X研究者。

Q1. 您是如何走上研究之路的?
A1. 因为被染色“蓝玫瑰”的美丽所感动

我从小就非常喜欢植物。记得上小学时,我在一本书上看到了一张纯蓝色玫瑰的照片,被它的美丽深深打动,然而,母亲告诉我那其实是经过染色处理的假蓝玫瑰,让我感到很失望。那时我才知道自然界中并不存在蓝色的玫瑰。虽然后来人工培育出了蓝色的玫瑰,但当时在我幼小的心灵中,我开始思考是否可以利用生物技术培育出蓝色的玫瑰,这激发了我对研究者这一职业的兴趣。

大学的时候,我加入了一个专注于改变花卉颜色的应用研究室,之后进入了综合研究大学院大学,研究花卉的进化。我选择综合研究大学院大学的其中一个原因是,在体验入学期间,我被研究室进行的基础研究的魅力深深吸引。对那些能让人发出“为什么”疑问的现象进行研究和验证的过程让我觉得非常有趣。此外,由于综合研究大学院大学提供硕博连读的五年一贯制教育,我可以在一个能够专注于研究的环境中深入学习和研究,这一点也吸引了我。

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野西瓜苗的花瓣的表面结构及截面图。在具有结构色的中心区域(照片中的红点部分),细胞外基质中的角质层形成了微细的凹凸结构。

Q2. 具体的研究内容是什么?
A2. 确定了三个相关基因的候选因子

“结构色”不是由色素产生,而是由表面结构形成的色彩。花朵的结构色是由花瓣细胞表面的微小凹凸结构引起的,类似于CD碟片上出现的彩虹效果。这种凹凸结构都非常微小,每个凹凸都不到1微米(1微米是百万分之一米),并且它们是等间距排列的。我对植物如何形成这种结构非常感兴趣。然而,这个领域的研究文献相对较少,其机制尚未完全阐明。因此,我决定自己来解开这个谜团,并开始了相关研究。

在ACT-X项目中,我正在致力于查明植物花瓣产生结构色所必需的微细结构的形成机制。我们对“野西瓜苗”这种花朵具有构造色的植物进行了基因组分析和基因表达分析,通过比较具有结构色的区域和没有结构色的区域的基因表达,从而缩小了与微细结构形成相关的基因的范围。

现在我们已经确定了三个有力的候选因子,接下来将进一步对这些因子进行深入分析。另外,由于花朵的结构色能够吸引蜜蜂,因此如果能将结构色应用于农作物上,可能会使仍依赖人工授粉和果实成熟剂的农作物生产变得更加高效和省力。未来,我们的目标是通过结构色促进蜜蜂授粉,实现“光子农业”。

Q3.  对于有志成为研究者的人有何建议?
A3.  深入探索“为什么?”

对感兴趣的事物深入挖掘并揭示其原理,这是研究的真正乐趣所在。对我来说,那些尚未被解开的谜团更加吸引人,而在研究中遇到困难时,我往往会更加投入其中。在花朵的结构色研究中,起初我们甚至不知道哪些植物适合作为研究材料。因此要自己从零开始,决定使用的材料、建立适合这些材料的实验系统等。当实验不顺利时,我会不断改变条件并反复尝试。征服这些问题的过程非常有趣,也让我感到非常满足。

对于未来有志成为研究者的各位,我希望能够珍视内心的“为什么?”。即使是日常生活中的事物或现象,也值得探索。带着疑问去观察,并且深入探索问题,这是踏上研究之路的第一步。(TEXT:村上佳代)

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在木曾驹岳享受登山的乐趣,在突起的岩石上跳跃。

原文:JSTnews 2024年7月号
翻译:JST客观日本编辑部

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