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農産物利用学分野 (Postharvest Physiology)

教員

赤木先生 准教授: 赤木 剛士 Assoc.Prof. Dr. Takashi AKAGI
E-mail:takashia@(@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野:果樹園芸学・バイオインフォマティクス・進化遺伝学

主な研究テーマ

本研究室では、主に果実・花を用いて、農産物の価値に関与する様々な重要形質をあつかい、人為的にそれらの制御を行う技術の開発を目指している。主に、園芸作物の花器官における多様な「性決定・性表現」の制御機構や、果実の形状・生理障害に関する研究を行うとともに、ディープラーニング(AI)技術の適用による青果物の品質判断・嗜好性に寄与する要因の解明にも挑戦している。

ディープラーニングによる農産物の生理障害や嗜好性の予知

ディープラーニング(深層学習)は経験知・暗黙知と呼ばれる「熟練者が経験によって得た判断力」を機械学習によって再現するものであり、一般にはAIなどと呼ばれることもある。本研究ではこれを応用して、青果物における内部形質・生理障害の初期予測や、青果物の嗜好性や価値基準の予知、そして、それらの判断要因を可視化する技術の開発を目指していく。


図3

たくさんの果実画像から「ライチの果実」だと判断した理由の可視化

果実の「形」を制御するメカニズム

果実の「形」は市場価値を決める大きな要因である。一方で、「形」は数値で表すのが難しく、その複雑な変化を説明する機構は明らかになっていない。本研究では多様な果実形状を持つカキにおいて、果実形状を数値で表す手法を開拓し、その変化に関わる要因を探索するため、様々なカキ品種から全遺伝子発現データを収集して、ゲノムワイドな観点からカキ果実の形状変化に関わる遺伝的因子の同定を目指している。


図2

カキ果実の多様な形状変化

園芸作物における「性決定」の多様性と制御

「性」の表現パターンは作物の栽培・育種の両面における最重要形質の一つである。しかし、植物の性決定機構はこれまでほとんど明らかになっていない。本研究では植物では初めて性決定遺伝子が発見された「カキ」をはじめとして、キウイフルーツやヒロハノマンテマを用いて、植物の柔軟で多様な性決定機構を解明し、人工的に性表現を改変する技術の開発を目指している。


図1

栽培ガキにおける柔軟な性表現への進化

研究業績リスト

・Akagi, T., Henry, I.M., Tao, R., and Comai, L.: A Y-chromosome–encoded small RNA acts as a sex determinant in persimmons. Science 346, 646-650 (2014).
・Akagi, T., Hanada, T., Yaegaki, H., Gradziel, T.M., and Tao, R.: Genome-wide view of genetic diversity reveals paths of selection and cultivar differentiation in peach domestication. DNA Res. 23, 271-282 (2016).
・Akagi, T., Henry, I.M., Morimoto, and T., Tao, R.: Insights into the Prunus-specific S-RNase-based self-incompatibility system from a genome-wide analysis of the evolutionary radiation of S locus-related F-box genes. Plant Cell Physiol. 57, 1281-1294 (2016).
・Akagi, T., Henry, I.M., Kawai, T., Comai, L., and Tao, R.: Epigenetic regulation of the sex determination gene MeGI in polyploid persimmon. Plant Cell 28, 2905-2915 (2016).
・Maeda, H., Akagi, T., and Tao, R.: Quantitative characterization of fruit shape and its differentiation pattern in diverse persimmon (Diospyros kaki) cultivars. Sci. Hort. 228, 41-48 (2018).
・Akagi, T., Henry, I.M., Ohtani, H., Morimoto, T., Beppu, K., Kataoka, I., and Tao, R.: A Y-encoded suppressor of feminization arose via lineage-specific duplication of a cytokinin response regulator in kiwifruit. Plant Cell 30, 780-795 (2018).
・Yang, H-W., Akagi, T., Kawakatsu, T., and Tao, R.: Gene networks orchestrated by MeGI: a single‐factor mechanism underlying sex determination in persimmon. Plant J. 98:97-111 (2019)
・赤木剛士:種子植物における性決定の多様性. 化学と生物 55, 35-41 (2017).
・Henry, I.M., Akagi, T., Tao, R., and Comai, L.: One hundred ways to invent the sexes: theoretical and observed paths to dioecy in plants. Ann. Rev. Plant Biol. 69, 553-575 (2018).
・赤木剛士. 「植物の性」. 遺伝子から解き明かす- 性の不思議な世界. (田中実 編著, 一色出版)(2019)

卒業生・修了生進路