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最も祖先的な多細胞動物と言われている海綿動物の進化および多様性の解明を目的として, 分類, 系統, 生態, 生物地理, 発生, 共生微生物, 生理活性物質の探索など多角的に研究を進めている. フィールドでの観察と採集を原則とし, 固定された標本だけでなく, 現場で生きた生物そのものを見ることにより新たな発見を得ることを至上としている. 現在は, 1) 海綿動物における穿孔生活の起源解明と穿孔性海綿動物の分類学的研究, 2) 海綿動物における捕食生活の起源解明と肉食性海綿動物の分類学的研究, 3) 琉球列島産尋常海綿類の多様性解明とインド・西太平洋区他海域の海綿動物相との比較, 4) 日本列島周辺深海域の海綿動物相の解明, 5) 化学合成群集として出現する海綿動物の分類学的研究, 6) 海綿動物と他生物の共生関係, 7) 海綿動物の無性生殖による分散, などについて研究を進めている. また, 生物資源としての海綿動物の利用という観点から, 有用生理活性物質の探索や, それを産生する共生微生物の研究者との共同研究も進め, 同一標本から出来うる限り多くの情報を抽出することによる包括的な理解を目指している.

Ise Y., Takeda M. and Watanabe, Y. (2004) Psammobiontic Clionaidae (Demospongiae: Hadromerida) in Lagoon of the Ryukyu Islands, southwestern Japan. Bolletino dei Musei e degli Istituti Biologici dell'Univesrsita di Genova 68: 381-389.

Ise Y. and Fujita T. (2005) A New Boring Sponge of the Genus Cliona (Demospongiae: Clionaidae) from the Ryukyu Islands, Southwestern Japan. Species Diversity 10: 37-43.

Ueoka R., Ise Y. and Matsunaga S. (2009) Cytotoxic polyacetylenes related to petrofomyne-1 from the marine sponge Petrosita sp. Tetrahedron 65: 5204-5208.

Ise Y. and Vacelet J. (2010) New carnivorous sponges of the genus Abyssocladia (Demospongiae, Poecilosclerida, Cladorhizidae) from Myojin Knoll, Izu-Ogasawara Arc, southern Japan. Zoological Science (accepted)

伊勢優史 (2008) 第5章 海綿動物門, 第15章 海綿動物門.（編）藤倉克則, 奥谷喬司, 丸山正. 潜水調査船が観た深海生物―深海生物研究の現在. 東海大学出版会. pp.95-97, 215-227.