研究領域名

二酸化炭素資源化を目指した植物の物質生産力強化と生産物活用のための基盤技術の創出

研究領域の概要

　本研究領域では、植物の光合成能力の増強を図るとともに、光合成産物としての各種のバイオマスを活用することによって、二酸化炭素を資源として利活用するための基盤技術の創出を目的とします。
　具体的には、植物の物質生産能力の基本である光合成の制御機構を光合成産物の代謝や転流、及び窒素同化などとの相互作用も含めて統合的に理解し、それに基づいて光合成能力を向上させる基盤技術についての研究を推進します。また、植物の多様な環境への適応機構の解明に基づいた光合成能力向上や炭素貯留能向上、及び有用バイオマス産生のための基盤技術の創出を目指します。さらには、植物の物質生産能力を最大限に活用するためのバイオマス生合成・分解機構の理解とその活用技術の研究を推進します。これらの研究を推進するにあたり、二酸化炭素を資源化する革新的技術の開発までを見据えた、植物科学研究とバイオマス利活用研究の連携や融合にも取り組みます。

研究総括の研究領域運営にあたっての方針

　いうまでもなく、地球上の炭素化合物は、地球の歴史の中で、植物が太陽エネルギーを利用し二酸化炭素を還元して有機化合物に変換する光合成という機能によって作りあげてきたものです。化石燃料もその延長上にあります。今、持続可能なエネルギー供給と二酸化炭素濃度の上昇抑制による地球環境の維持にむけての社会的要請が高まるなか、こうした植物の光合成機能とそれによって作り出されるバイオマスが、二酸化炭素を有用資源として活用する基本的技術として見直されています。
　日本の植物科学研究は、これまで学術的には世界に誇るべき多くの研究成果を挙げ、モデル植物を中心に遺伝子や分子のレベルで、光合成機能やさまざまな環境に適応し植物が進化させてきた多様な生理機能について明らかにしてきました。また、そうした研究成果に基づいた光合成の効率向上や有用植物の育種、バイオマス利活用技術についても個別の要素研究として、一定の成果が得られてきています。日本の植物科学研究者には、それらの成果を上記の社会的課題の解決に向けて活用することが今まさに求められています。社会の要請に応え、将来に真に実用可能な技術を生み出すためには、実用植物をも対象として、目的意識を明確にした緊密な連携を研究者間で構築し、これまでの研究成果を基に植物科学者の総合力を発揮できる研究体制が必要となっています。
　こうした社会と時代の要請に応えるべく設定されたものが、このCRESTとさきがけの研究領域です。本研究領域では、研究領域の概要に述べたように、植物の持つ光合成能力や環境適応能力などの物質生産能力を理解・改変することによって二酸化炭素の効率的な資源化を図り、さらに光合成産物としてのバイオマスなどを有用物質へと転換する基盤技術の創出を目指します。CREST研究では、要素研究を繋げるよう連携したチーム型研究を実施します。例えば、光合成の要素反応の効率向上だけでなく、その効率向上を有効活用できるような植物体の作出、あるいは生合成経路や分解経路の解明だけでなく、その改変によって生じる代謝産物プロファイルを活用した有用物質生産技術の開発、また、化学工学的な手法や微生物機能を活用しバイオマス分解から機能性物質合成までを連携させる基盤技術の開発などが想定されます。また、さきがけ研究では、次世代や次々世代の基盤技術をめざして、従来の発想とは異なる観点からのアプローチによる大胆で挑戦的な研究や、チーム型研究でカバーしきれない様々な切り口からの幅広い分野での独創的な研究を期待します。研究領域運営にあたっては、こうした２つの研究タイプの強みを活かしつつ統合的に推進していきます。また、領域での交流や連携を図ることによって、それぞれの研究を加速するとともに、その成果をより幅広い分野の技術革新につなげていきたいと考えます。さらには、日本の植物科学において、これまで理学、農学、工学、薬学などの多くの分野で個別に展開されてきた研究について、分野間での融合を促進し、また、植物の物質生産機能を中心とした各種の研究開発プロジェクトとの交流も図ることで、将来のこの分野のいっそうの発展につなげたいと考えます。