１．キク科植物の繁栄の秘密をキクイモから学ぶ
キク科植物は全世界に約1500属2万3千種が分布しているとされ，ラン科（約2万種）と並んで最も種数の多い被子植物である。また，生物にとっては過酷とも思われる様々な環境に適応して，他の植物が分布できない場所にまで進出しており，またしばしば大群落を作る。さらに，極めて成長力が旺盛であり，大型化する種も多い。
このように，種数的にはラン科と同程度であっても，その個体数やバイオマスは抜きん出て大きく，風媒花植物の進化の頂点とも言えるイネ科植物と並んで，地球上で最も成功している植物群と言えよう。
さて，当研究室でメインの研究材料としているキクイモは，キク科の多くの種に共通するすぐれた生命力・成長力を具現する身近な植物であり，本学構内でも逞しく自生している。その繁殖様式は主に塊茎による栄養繁殖であるが，種子繁殖の典型であるヒマワリとは同じ属の近縁種であり，同様に大型化する。また，道ばたや空き地に大規模な群落を形成する植物でもある。さらに乾燥ストレスや塩ストレスにも強く，乾燥や塩害によって地上部が枯れても，根元から逞しく再生する驚異の生命力を有する植物である。当研究室では，キクイモのこのような優れた成長力に潜む生理機構を，分子レベルで明らかにすることを主要な研究課題としてきた。特に成長や環境ストレスへの応答には，植物を取り巻く環境との相互作用が重要であるので，そのための最も直接的な場である細胞膜に注目し，その中でも中心的な役割を担っているプロトンポンプ（H+-ATPアーゼ）を主要な研究ターゲットとしてきた。この酵素は，ATPの加水分解エネルギーを利用して，細胞内から細胞外（細胞壁）へプロトン（H+）を輸送する細胞膜の一次能動輸送体であり，それによって形成される細胞膜を挟んでのプロトンの電気化学的勾配が，細胞内外への養分の二次能動輸送にエネルギーを与える。まさに，細胞膜輸送の動力源として機能する必須遺伝子産物であり，動物のナトリウムポンプ（Na+/K+-ATPアーゼ）と相同の機能を有する膜酵素である。また，環境ストレスへの応答にも重要な役割を担っているとされており，その欠損は植物にとっては死を意味する。そのために，どの植物でも10種類前後のアイソフォーム遺伝子が存在し，しかもほとんどすべてが発現していると言われている。
当研究室では，この細胞膜プロトンポンプを，酵素化学的・タンパク質化学的にキクイモの成長生理学的機能の面から特徴付けようとしてきた。その過程で二種類の主要に発現するアイソフォームの存在を検出したが，そのうちの一種は，キクイモとその近縁の植物に特異的なものであることを示す結果を得ており，キクイモの成長力の鍵を握るものとの期待を抱いている。さらに現在，北海道大学大学院地球環境科学研究院奥山研究室の協力を得て，遺伝子及び遺伝子発現レベルでも研究中である。
（写真はキクイモと近縁のイヌキクイモ）
もともとスサビノリは，Porphyra
yezoensis（蝦夷のアマノリ）という学名が示すとおり，寒い地域の荒波が押し寄せる海岸の岩場に自生する海藻であり，しかもその成長期は真冬である。北海道では「岩海苔」あるいは「寒海苔」として自然のものを採集し販売しており，冬場の漁師にとっての大事な収入源になっている。従って，成長生理学的には，比較的温暖な有明海等の内海には自然界では適応出来ないはずであり，それが環境悪化に弱い生理学的原因であると思われる。
これには，植物側のしたたかな環境適応戦略機構があると考えられる。当研究室では，北海道大学大学院地球環境科学研究院の露崎研究室との共同研究として，噴火後の更地から植生回復が進行中の渡島駒ヶ岳において，植生動態調査を行ってきた。特に，植生回復における菌根共生（植物の根における菌類との共生）の役割と，本来的には自生していなかったカラマツの侵入及び分布拡大機構に注目し，調査・研究を継続してきた。まだ，調査は部分的な成果しかもたらしてはいないが，火山という貧栄養で過酷な環境下における菌根共生が，多様な植物の定着と分布拡大に必須の役割を担っていることが，クローズアップされてきた。また，同様に，駒ヶ岳以外の道南の多様な環境における菌根共生の調査から，どのような環境においても菌根共生は普遍的であり，植物の分布拡大戦略には欠くことの出来ないものであることを示唆する結果を得ている。