本研究では、遺伝子工学的手法によって牧草に凍結耐性や耐病性を付与することを目的とし、マメ科牧草アルファルファを用いて耐病性や耐凍性に関わる因子の探索を行うとともに、形質転換による改変を目的として研究を行ってきた。
導入する遺伝子の侯補として、高い耐寒性を持つ冬小麦からアンチフリーズタンパク質、抗菌タンパク質と相同性のあるタウマチン様タンパク質WAS-3を単離した。形質転換小麦細胞で産生させたWAS-3タンパク質は、雪腐れ菌Microdochium nivaleの菌糸成長を抑制した。WAS-3を過剰発現する形質転換植物は、Fusarium oxysporumの感染が野生株と比べて遅れる傾向が見られた。また、高い耐凍性を持つクワや、蘚類Physcomitrella patensから耐凍性関連遺伝子の探索を行った。クワからは季節的耐凍性上昇とともに蓄積するデハイドリンやLEAIII遺伝子を単離し、これら遺伝子を過剰発現する形質転換植物を作出した。
また、耐凍性を高めることが知られているシロイヌナズナ転写因子CBF3をアルファルファに導入し、選抜薬剤であるカナマイシンに耐性を示す耐性カルスを得、そこから9個体の植物体を再生させることに成功した。形質転換植物体は、CBF3発現植物でしばしばおこる矮化も観察されず、体細胞変異の少ない形質転換体であることが示された。形質転換体におけるCBF3遺伝子の発現をRT-PCRなどにより解析した。これら植物体の低温馴化前後の耐凍性の変化について、電解質溶出法により解析した。