A. rhizogenes 感染によって得られた毛状根は、根の形のままでシャーレの中で培養でき（図　毛状根培養）、さらに、液体培養するとよく増殖します（図　毛状根液体培養）。そこで、この根を使って植物の根で作られる有用物質を大量に生産することが可能です。また、毛状根から再生した植物体は一般的に植物全体に対する根の比率が高くなる、背丈が低くなる(矮化)、葉や花器官の小型化と奇形が出る、正常な花粉ができない、などの症状を示し、毛状根症候群と呼ばれています。これらの形質をうまく利用した植物の改良ができると思われます。特に、根の比率が高い乾燥に強い植物を作り出すことができると考えられます。

1. rol 遺伝子群によるトランスジェニック植物個体は、根系の発達、地上部の矮化、器官の小型化と奇形、早期着花など、「毛状根症候群」呼ばれる形質を示す。これらの形質のうち、特に根系の発達については、rol 遺伝子群の機能解明の結果を待つことなく、実用可能な形質として利用できると考えられる。根系の発達による耐乾燥性植物作製へのアプローチはまだ行っていないが、類似した考え方として、根に有用二次代謝産物を有する植物で rol 遺伝子群による再生個体を用いた根系の改良を行い、起源植物より生産性が高い植物を開発している。具体的には、昆虫脱皮ホルモンである20-ヒドロキシエクジステロイドを根に含有するアジュガ植物(0.03%/DW)で、rol 遺伝子群によるトランスジェニック植物体を作製し、それらの中から根で該物質が３倍以上の含有量を示す個体を取得した(図　アジュガ毛状根再生体)。なお、昆虫脱皮ホルモンは、現在、カイコの蛹化調節剤として利用されている。また、高生育（増殖）性についてのアプローチも行っており、葉にビンカアルカロイドであるビンカミンを含有するヒメツルニチニチソウで rol 遺伝子群のトランスジェニック植物を作製し、培養下で起源植物に比較して2.5倍の増殖を示す系統を取得した(図　ビンカ毛状根再生体)。また、本系統でのビンカミン含有量は起源植物の約２倍であった。以上の結果は、rol 遺伝子群によるトランスジェニック植物から有用二次代謝産物生産植物の生産能および増殖能の向上した個体の取得が期待できることを示している。
2. rol 遺伝子群を導入して得られた不定根（毛状根）からは、通常の再生条件下で苗条が再生できる。また、培養中に自然に苗条が再生する現象が見られることがある。この現象を利用して、マメ科植物をはじめとして、培養細胞から再生が困難な植物種からの植物体再生を可能とした。すなわち、マメ科植物のレンゲおよびクローバーの一種に rol 遺伝子群を導入して不定根を得た。これらを培養することにより、自然に苗条が再生し、最終的に植物個体まで再生させることに成功した。また、これらの植物に rol 遺伝子群以外のレポーター遺伝子を導入することにも成功している。

　なお、本研究に関する成果は以下の通りです。

A. 報文

• Tanaka, N., Hayakawa, M., Mano, Y., Ohkawa, H. and Matsui, C. (1985). Infection of turnip and radish storage roots with Agrobacterium rhizogenes. Plant Cell Rep. 4, 74-77.
  
  
• Noda, T., Tanaka, N., Mano, Y., Nabeshima, S., Ohkawa, H. and Matsui, C. (1987). Regeneration of horseradish hairy roots incited by Agrobacterium rhizogenes infection. Plant Cell Rep. 6, 283-286.
  
  
• Matsumoto, T. and Tanaka, N. (1991). Production of phytoecdysteroids by hairy root cultures of Ajuga reptans var. atropurpurea. Agric. Biol.Chem. 55, 1019-1025.
  
  
• Tanaka, N. and Matsumoto, T. (1993). Characterization of Ajuga Plants from Hairy roots. Plant Tissue Culture Lett. 10, 78-83.
  
  
• Tanaka, N. and Matsumoto, T. (1993). Regenerants producing high amount of 20-hydroxyecdysone obtained from Ajuga Hairy roots. Plant Cell Rep. 13, 87-90.
  
  
• Nagakari, M., Kushiro, T., Matsumoto, T., Tanaka, N., Kakinuma, K. and Fujimoto, Y. (1994). Incorporation of acetate and cholesterol into 20-hydroxyecdysone with hairy root clone of Ajuga reptans var. atropurpurea. Phytochemistry 36, 907-910.
  
  
• Nagakari, M. Kushiro, T. Yagi, T. Tanaka, N. Matsumoto, T. Kakinuma, K. and Fujimoto, Y. (1994) 3b-hydroxy-5b-cholest-7-en-6-one as an intermediate of 2-hydroxyecdysone biosynthesis in a hairy root culture of Ajuga reptans var. atropurpurea. J. Chem. Soc. Commun. 1761-1762.
  
  
• Tanaka, N., Takao, M., and Matsumoto, T. (1994) Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation and regeneration of Vinca minor L. Plant Tissue Culture Lett. 11, 191-198.
  
  
• Tanaka, N., Takao, M., and Matsumoto, T. (1995) Vincamine production in multiple shoot culture derived from hairy roots of Vinca minor L. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 41, 61-64.
  
  
• Aly, M. A. M. and Tanaka, N. (1995) Transformation of Egyptian berseem (Trifolium alexandrinum L.) by Agrobacterium rhizogenes. Egypt. J. Genet. Cytol. 24, 233-242.
  
  
• Uozumi, N. Ohtake, Y. Nakashimada, Y. Morikawa, Y. Tanaka, N. and Kobayashi, T. (1996) Efficient regeneration from GUS-transformed Ajuga hairy root. J. Ferment. Bioeng. 81, 374-378.
  
  
• Cho, H.-J. Widholm, J. M. Tanaka, N. Nakanishi, Y. and Murooka, Y. (1998) Agrobacterium-rhizogenes mediated transformation and regeneration of the legume Astragalus sinicus (Chinese milk vetch). Plant Sci. 138, 53-65.
  
  
• Nagatome, H., Yamamoto, T., Taya, M. and Tanaka, N. (2000) Viability of plant hairy root is sustained without propagation in low sugar medium kept at ambient temperature. Biochem. Eng. J. 6, 75-80.
  
  
• Moghaieb, R.E.A., Tanaka, N., Saneoka, H., Hussein, H.A., Yousef, S.S., Ewada, M.A.-F., Aly, M.A.M. and Fujita, K. (2001) Expression of betaine aldehyde dehydrogenase gene in transgenic tomato hairy roots leads to the accumulation of glycine betaine and contributes to the maintenance of the osmotic potential under salt stress. Soil Sci. Plant Nutr. 46, 873-883.

B. 著書、総説、解説

• 松本　武、田中伸和 (1991). 毛状根培養による昆虫脱皮ホルモンの生産. バイオインダストリー. 8 : 18-23.
  
  
• 松本　武、田中伸和 (1991). 毛状根培養による昆虫脱皮ホルモン生産−二次代謝研究の有力な手法として期待−. 化学と生物. 29 : 140-142.
  
  
• 松本　武、田中伸和 (1991). 毛状根培養による昆虫脱皮ホルモンの生産. TOBIN 4 : 9-13.
  
  
• Tanaka, N. and Matsui, C. (1993). Transformation in Horseradish: Hairy roots incited by Agrobacterium rhizogenes. In "Biotechnology in Agriculture and Forestry, vol. 23 - Plant protoplasts and genetic engineering IV (ed.　by Y. P. S. Bajaj)". Springer-Verlag, Heidelberg 　　　 pp.135-146.
  
  
• Tanaka, N. (1997) Strategies for the production of secondary metabolites by pRi-transformed regenerants. Plant Tissue Cult. Biotech. 3 : 128-137.
  
  
• Tanaka, N., Uozumi, N. and Kobayashi, T. (1999) Genetic transformation of Ajuga reptans. Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 45. Transgenic Medicinal Plants (ed. By Y.P.S. Bajaj), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 30-46.
  
  
• Tanaka, N. (1999) Genetic transformation of Vinca minor L. Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 45. Transgenic Medicinal Plants (ed. By Y.P.S. Bajaj), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 355-365.

発根バクテリアを使って植物の根を改良する
Agrobacterium rhizogenes 感染による発根機能を明らかにする
Agrobacterium 属細菌とタバコ属植物の共進化
その他の研究