2021 Fiscal Year Annual Research Report
Ultra-weak photon emission due to fungal wood decay by brown rot fungi and the possible application aiming for wood preservation
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20H03051
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
西村 健 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10353799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 祐子 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (60343802)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 褐色腐朽菌 / フェントン反応 / 発光メカニズム / オオウズラタケ / 化学発光法による木材腐朽菌の検出 / PCR法による木材腐朽菌の検出 / 検出感度 / 木材保存 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学発光における反応の励起には基本的に酸化反応が関わる事を踏まえた上で本課題では褐色腐朽菌の酸化的糖分解機構の1つとして想定されているフェントン反応に着目し、既にセロテトラオースを糖基質としたフェントン反応に基く糖分解モデル反応系を構築して本系からの極微弱光の放出を確認している。今年度はさらにセロビオースやグルコース等を基質に用いたモデル系においても100cps未満の極微弱光の放出を確認した。発光強度はセロテトラオース>セロビオース>グルコースの順であり，グリコシド結合の存在が発光反応に関与する可能性が示唆された。さらに予備的ではあるもののモデル反応系（セロテトラオース）のスペクトル測定の結果（290-690nm、ケミルミネッセンスアナライザー CLD100-FC：東北電子社）、430-690nmに相対的に強いピーク分布を認めた。褐色腐朽菌オオウズラタケによる木材腐朽試験体（スギ）スペクトルとあわせ、既報の波長域を参照し（過酸化ラジカルの不均化や環状過酸化物の分解等の機構に基づく発光）、その発光メカニズムついて考察中である。
褐色腐朽菌オオウズラタケならびに白色腐朽菌ヒイロタケによる人工腐朽試験体（2×2×1cm、スギ・ブナ辺材）を作製し，「質量減少率(ML)－発光量プロッティング」データを蓄積した。腐朽の極初期段階からの微弱光の放出や、オオウズラタケにおいては全体的に発光量がスギ＞ブナといった樹種依存性があること等が再確認された。なお、オオウズラタケにおけるこの発光現象は広葉樹よりも針葉樹を好んで分解する褐色腐朽菌の樹種嗜好性との関連も示唆され興味深い。他方、腐朽の進行段階が2段階（極初期のML<5%と重度のML>30%）のオオウズラタケ腐朽試験体（スギ辺材）を木粉化し、PCRによっていずれの試料からも同菌のDNAを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度計画していた発光量子収率の高い試薬を活用した発光強度の増強（モデル反応系ならびに腐朽試験体）や糖基質モデルライブラリーの拡充（酸化修飾を施した糖基質を加える）に対する取り組みは不十分であり、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
木材腐朽菌による化学発光現象について今年度の成果も含めその発光強度に関する樹種依存的な興味深い知見を得ている（褐色腐朽菌オオウズラタケ：スギ＞ブナ、白色腐朽菌カワラタケ：ブナ＞スギ）。今後は化学発光現象と木材腐朽菌の木材分解特性や基質としての樹種嗜好性との関連付けも視野に入れ、その発光メカニズムを究明できればと考えている。これについては新たな研究課題の提案も適宜考慮したい。
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Research Products
(2 results)
