2014 Fiscal Year Annual Research Report
木材細胞壁模倣多糖類マトリックス中でのリグニンの形成とその構造決定因子の解明
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26252022
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
浦木 康光 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90193961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉井 裕 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50281796)
吉永 新 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60273489)
岸本 崇生 富山県立大学, 工学部, 准教授 (60312394)
高部 圭司 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70183449)
幸田 圭一 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (80322840)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2018-03-31
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| Keywords | リグニン / 細胞壁模倣多糖類マトリックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、セルロースを産生する酢酸菌を、正6角形の溝がハニカム状に配列している寒天培地上で培養して、セルロース一型の結晶構造をもつハニカムパターン化セルロース（HC)を作製した。また、この酢酸菌を液体培地で培養し、薄膜状のバクテリアセルロース（BC)も作製した。これらのセルロース材料をカンバのキシラン水溶液に浸漬して、キシラン吸着の多糖類マトックスを調製し、このマトリックス中で人工リグニンと呼ばれるDHPの形成をペルオキシダーゼを用いて試みた。
この結果、BCにおいて、キシランがない場合はDHPは表面のみに形成されたが、キシランが吸着したBCでは、内部にもDHPが形成さることをSEM-EDXA観察により明らかとなった。キシランもBC内部にまで浸透していることを、キシランを認識する抗体を用いて免疫標識傾向顕微鏡観察により確認した。このことは、キシランがDHP形成の足場となっていることを意味している。HCでも、キシランが内部まで浸透し、DHPの形成を促している結果が得られた。
BCおよびHCに堆積したDHP量及び構造をアセチルブロミド法とニトロベンゼン化法により検討した。この結果、キシランが存在すると、上述の知見を支持するDHP量の増加に加え、アリールエテーテル結合量の尺度となるニトロベンゼン酸化収率が増加した。この結果は、キシランがリグニンの構造を制御していることを示唆し、リグニンの主要な単位間結合であるbeta-O-4 (8-O-4')結合の形成にはキシランが関与していることがin vitroの実験で確認できた。
以上の成果は、アメリカ化学会が発行するJournal of Agricultural and Food Scienceに掲載されることが決まった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題は年度途中の追加採択のために、26年度の研究期間が9か月に短縮された。その結果、抗原のハプテンとなるリグニンモデル分子の合成が申請書通りに進まず、抗体作製に必要な量を確保できなかった。よって、抗体の作製が遅れる結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、今年度の研究方針を踏襲する予定である。来年度は、キシランの代わりにグルコマンナンの機能について調べる。その理由は、グルコマンナンはキシランと同様に木材中の主要なヘミセルロースであり、リグニンの構造制御に、キシランより大きくかかわっているとの学説もあり、これをin vitroでの実験により、実証する予定である。
研究計画の変更ではないが、多糖類マトリックス中のDHPを直接可視化する技術開発も研究計画に追加する。その理由は、これまでのリグニン分布の可視化は臭素化という染色的技術を用いたが、未反応臭素の除去に問題があったため、より精度の高い分析法の確立も重要と考えた結果である。
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Research Products
(4 results)
