学術フロンティア講義　(これからの食糧生産を支える植物・土壌科学)

第1回　4/6 (月) ガイダンスとオンライン講義 「見て納得。植物の中で物質は動き回るのです」 小林奈通子（農学生命科学研究科　アイソトープ農学教育研究施設　放射線植物生理学研究室　准教授） 第2回　4/20 (月) 対面講義 「土の粒から考える身近な環境・地球の環境」 和穎朗太（農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　土壌圏科学研究室　教授） 第3回　4/27 (月) 対面講義 「土壌圏における物質循環と微生物の役割」 増田曜子（農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　土壌圏科学研究室　助教） 第4回　5/7 (木) 対面講義 「栄養豊富で安全な作物を作り、世界へ届ける　ー隠れた飢餓とヒ素中毒の解決に向けてー」 神谷岳洋（農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　植物栄養・肥料学研究室　准教授） 第5回　5/11 (月) 対面講義 「植物の栄養失調対策」 柳澤修一（農学生命科学研究科 　アグロバイオテクノロジー研究センター　植物機能工学部門　教授） 第6回　5/18(月) 対面講義 「植物は土から栄養をどのように食べているのか」 藤原　徹（農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　植物栄養・肥料学研究室　教授） 第7回　5/25 (月) 対面講義 「あっちと仲良くさせても、こっちとは仲良くさせない、なんて本当に出来るの？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　~植物生産における化学的制御の重要性~」 中嶋正敏（農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　生物制御化学研究室　教授）

講義形式で、７名の教員が１回ずつ講義を行う。 各回の概要は次の通り。 第１回　（講義前半にガイダンスを行う） 「見て納得。植物の中で物質は動き回るのです」小林奈通子 レントゲンによる最初の放射線の発見から約120年。医療や物理学の分野だけでなく、農学・生命科学の分野でも放射線は生物の不思議に迫る重要なカギとなってきた。「導管は本当に水の通り道なのか」、「根から茎に入ったイオンは葉に向かうのか」。本講義では、最新の放射線利用技術によって描き出される植物の生命活動の実態を紹介する。 第2回 「土の粒から考える身近な環境・地球の環境」和穎朗太 “環境”と聞いて想像する世界―森、畑、川、大気―は、足元の世界、つまり土壌と密接に繋がっています。土壌とは、鉱物・有機物・微生物の混合物ですが、1ｃｍの厚さの土が出来るのに約100年かかり、一粒の土くれの中に信じられないほど複雑で多様な微視的環境が形成されており、多様な生物が生息しています。土壌は、植物に必須の水や養分の大部分を供給するだけでなく、炭素や養分元素の分解や貯留の場でもあるため、物質循環の要です。ここでは、陸上生態系および地球環境における土壌の役割について解説し、人類が直面する環境・食料問題（気候変動、物質循環の乱れ、農業の持続性）とその解決に向けた取り組みについて、足元から考えます。 第3回「土壌圏における物質循環と微生物の役割」増田曜子 土壌圏では、炭素や窒素をはじめとする物質がダイナミックに循環しており、それを駆動する土壌微生物の多様性や機能は、私たちの想像をはるかに超えている。植物は、こうした物質循環が進行する土壌圏で生育している。この講義では、炭素や窒素などの主要な元素が土壌圏でどのように循環し、その過程に微生物がどのように関与して植物の生育が支えられているのかを考える。また、こうした土壌微生物の機能を理解し、制御・活用しようとする近年の研究例も紹介する。 第4回「栄養豊富で安全な作物を作り、世界へ届ける　ー隠れた飢餓とヒ素中毒の解決に向けてー」神谷岳洋 人間は植物なしには生きていけません。植物は土から栄養を吸収し、作物として私たちの食卓に直接届いたり、植物を餌として育てられた家畜の肉など、間接的な形で届いています。実は、この恩恵の裏側には、意外な危険が潜んでいることをご存じでしょうか？たとえば、植物を介して有害な元素が私たちの体に取り込まれたり、「隠れた飢餓」と呼ばれる微量栄養素の不足が健康に悪影響を及ぼすことがあります。本講義では、これらの問題とその解決策について、実際の現場の様子を交えながら紹介します。 第5回「植物の栄養失調対策」柳澤修一 独立栄養生物である植物は外界から無機物を栄養として吸収し、必要な有機物を生合成して成長している。特に重要な土壌栄養素は、窒素栄養（多くの場合、硝酸イオン）とリン栄養（リン酸イオン）である。自然環境では、これらの栄養素の不足によって植物の成長が制限されており、このため、植物は栄養環境に応じて遺伝子の発現を変化させて形態や代謝を調節して、異なる栄養環境に適応している。分子レベルでの研究によって、植物は異なる栄養環境に適応するための巧妙な仕組みを持っていることがわかってきた。この仕組みについて説明するとともに、農業で用いられる窒素肥料とリン肥料によって生じる環境ストレスについても若干紹介する。 第6回「植物は土から栄養をどのように食べているのか」藤原　徹 植物の生育は土壌からの栄養吸収に依存している。土壌栄養はほとんどの場合不適切であるので、人類は施肥により作物生産を高め反映してきたし、植物は進化的に栄養適応能を得てきた。本講義では農業を中心に植物の栄養吸収特性に伴う現象や問題について触れつつ、植物の持つ優れた栄養応答機能の研究例やその展開について紹介する。 第7回「あっちと仲良くさせても、こっちとは仲良くさせない、なんて本当に出来るの？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　~植物生産における化学的制御の重要性~」中嶋正敏 ヒトやペットの健康が脅かされると、我々は半ば当然のようにクスリの服用を検討する。それと同様に植物、特にヒトの食に直結する農産物の収穫が脅かされそうな局面においても、薬の投与を考えることになる。いわゆる農業用の薬品（＝農薬）である。多くの人は病原菌や害虫・雑草など害あるものの駆除効果を持つ化学物質をイメージすると思われる。実はこれらに加えて、植物の生理機能を増進させたり抑制するものも農薬に含まれる。およそ60年ほど前に起きた「緑の革命」のカラクリをひもときながら、化学物質を用いて植物の生理機能の増進・抑制を制御することのインパクトや重要性を説くとともに、次代に向けてのこうした化学物質の創出研究はどのように展開していけそうか、幾つか例を用いて紹介したい。

評価のため、各回とも講義の終了時に課題が出ます。提出の方法や期限については各回の担当教員の指示に従ってください。

これからの食糧問題や環境問題の解決に興味を持っている学生の受講を希望します。 化学と生物についての基礎的な知識があると講義内容が理解しやすいと思われますが、そうでない学生の受講も想定して講義を行います。 講義資料がある場合は事前にUTOLにアップロードしますので講義の前にチェックしておいてください。