| Project/Area Number |
20J15176
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
近藤 里沙子 東京農工大学, 大学院連合農学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 褐色腐朽菌 / 木材腐朽 / 錯体介在フェントン反応 / リグニン |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は，木造建築物の主要な腐朽害菌である褐色腐朽菌について，その木材分解機構および菌種間における差異を明らかにすることを目指して研究を実施してきた。その結果，腐朽材の残存リグニンの化学構造が，褐色腐朽菌の種間で異なることが示唆された。また，褐色腐朽材の鉄還元能が，未腐朽材や白色腐朽材との比較において高いことを示す結果を得ている。そこで本研究では，①鉄還元後のリグニン構造の解析，②褐色腐朽におけるリグニン構造の変化動態の解析，③リグニン構造変化と褐色腐朽の主要な分解機構である錯体介在フェントン反応系との関連性の3点を解明し，褐色腐朽においてリグニン構造変化が果たす生理的意義を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
褐色腐朽菌は、その多くが針葉樹に対して高い腐朽能を有すると考えられているため、木造住宅の構造材として主に針葉樹材を利用している我が国において、最も注意すべき生物種である。したがって、褐色腐朽菌による木材分解機構を理解することは重要な課題である。
褐色腐朽菌は、木材細胞壁中のリグニンを完全に低分子化することなくヘミセルロースおよびセルロースを完全に分解する。本菌は、リグニンに如何なる作用も示さないわけではなく、メトキシ基の脱離や側鎖α位の酸化、β-O-4結合の開裂などの構造変化を引き起こすことが報告されている。また、比較ゲノム解析により、一部の例外を除き、多くの褐色腐朽菌が、ゲノム上でリグニン分解に関与するクラスIIヘムペルオキシダーゼを欠損しているのみならず、結晶性セルロース分解を担うセロビオヒドロラーゼについても欠損していることが明らかとなった。これらのことから、現在、褐色腐朽機構における非酵素的な錯体介在フェントン（CMF）反応の関与が広く受け入れられている。一般的なフェントン反応は、二価鉄イオンと過酸化水素からヒドロキシルラジカルを生じる反応であり、褐色腐朽では、シュウ酸と鉄還元性の化合物がこの反応系に関与すると考えられている。CMF反応に重要な物質のうち、鉄イオンは木材中に存在する三価鉄を、過酸化水素とシュウ酸は菌が生産するものを利用するとされているが、鉄還元性の化合物については、様々なものが提案されてきた。その候補として、菌が生産するカテコール類やキノン類、リグニン由来の化合物に加えて高分子体のリグニンも鉄還元能を有することが報告された。このことから、褐色腐朽菌が木材主要成分を改質し、鉄還元剤として利用している可能性がうかがえる。
そこで本年度は、種々の木材腐朽菌で腐朽させた木材の鉄還元能を、反応液のpHや試料の粒度が異なる6つの試験区で調査した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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