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深海底にセルロースはどれほど存在するか

研究課題

研究課題/領域番号 18K18188
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

磯部 紀之  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 研究員 (10802986)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードセルロース / 堆積物 / 重液分離 / 有機物 / 深海 / 溶剤 / 酵素 / 多糖 / 抽出 / 深海堆積物 / 溶解 / 再生 / 海洋堆積物 / 深海底 / マッピング / 有機地球化学
研究成果の概要

暗黒の世界である深海では、光合成による有機物生産ができないため、深海生物の栄養源は海洋表層から沈んでくる有機物に頼ることになる。このとき、海洋表層から落ちてくる有機物量と実際に深海底で消費されている有機物量には大きなギャップがあることが知られていた。このギャップを埋めるもののひとつとして、難分解性結晶多糖であるセルロースが提案されていた。しかしこの仮説の裏付けに必要な「深海の底に溜まった泥のなかにどれくらいのセルロースがあるのか」を実際に測定する方法は存在しなかった。そこで本研究では、木質科学の知見を組み合わせて新たなセルロース抽出・定量方法を開発し、堆積物中のセルロースの定量を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

セルロースを代表とする多糖とは単糖が鎖状に繋がったもので、生物が栄養源や細胞骨格として利用している。従来の海洋科学における多糖分析は、多糖を酸で切断して単糖にまで分解し、単糖の種類や個数からもともとの多糖を想像するという方法であった。しかし、この方法では同じ単糖からなる全く異なる多糖、たとえばセルロースとアミロースを見分けることはできない。本研究課題が達成したセルロース抽出・定量方法は、酵素により特定の多糖を認識して切断し、遊離した単糖から元の多糖を定量するため、確実にセルロースのみを定量することができる。この革新的な方法により、深海底の生態系理解に不可欠な海洋での多糖の動態解明が可能になる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件) 学会発表 (4件) 備考 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] York University(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of York(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Salt-induced LCST-type thermal gelation of methylcellulose: quantifying non-specific interactions via fluctuation theory2020

    • 著者名/発表者名
      Isobe Noriyuki、Shimizu Seishi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 号: 28 ページ: 15999-16006

    • DOI

      10.1039/d0cp01687j

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Primary structure of gum arabic and its dynamics at oil/water interface2020

    • 著者名/発表者名
      Isobe Noriyuki、Sagawa Naoya、Ono Yuko、Fujisawa Shuji、Kimura Satoshi、Kinoshita Keigo、Miuchi Takeshi、Iwata Tadahisa、Isogai Akira、Nishino Masayuki、Deguchi Shigeru
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 249 ページ: 116843-116843

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2020.116843

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cellulose dissolution and regeneration using a non-aqueous, non-stoichiometric protic ionic liquid system2020

    • 著者名/発表者名
      Berga Laura、Bruce Isobel、Nicol Thomas W. J.、Holding Ashley J.、Isobe Noriyuki、Shimizu Seishi、Walker Adam J.、Reid Joshua E. S. J.
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 27 号: 16 ページ: 9593-9603

    • DOI

      10.1007/s10570-020-03444-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Moldable Crystalline α-Chitin Hydrogel with Toughness and Transparency toward Ocular Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Isobe Noriyuki、Tsudome Mikiko、Kusumi Ryosuke、Wada Masahisa、Uematsu Katsuyuki、Okada Satoshi、Deguchi Shigeru
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 2 号: 4 ページ: 1656-1663

    • DOI

      10.1021/acsapm.0c00087

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 深海分解性素材の開発2019

    • 著者名/発表者名
      磯部 紀之
    • 雑誌名

      日仏工業技術L'Echange

      巻: Tome65 ページ: 11-14

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The mechanism of salt effects on starch gelatinization from a statistical thermodynamic perspective2019

    • 著者名/発表者名
      Nicol Thomas W.J.、Isobe Noriyuki、Clark James H.、Matubayasi Nobuyuki、Shimizu Seishi
    • 雑誌名

      Food Hydrocolloids

      巻: 87 ページ: 593-601

    • DOI

      10.1016/j.foodhyd.2018.08.042

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 再生セルロースゲルが示す多孔質弾性2021

    • 著者名/発表者名
      磯部紀之
    • 学会等名
      日本木材学会第71回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ミリメートル厚を有する半透明セルロース板の創出2019

    • 著者名/発表者名
      磯部紀之、岡田 賢、上谷幸治郎、大長一帆、井櫻勝悟、能木雅也、齋藤継之、磯貝明、出口茂
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ミリメートル厚の板状セルロースは新たな窓材となるか?2019

    • 著者名/発表者名
      磯部紀之
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高透明キトサンゲルの再発見2018

    • 著者名/発表者名
      磯部紀之,津留美紀子,岡田 賢, 和田昌久, 出口 茂
    • 学会等名
      セルロース学会第25回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://orcid.org/0000-0001-8571-3373

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://scholar.google.co.jp/citations?user=qrSiZU4AAAAJ&hl=ja&oi=ao

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/res/ress/isoben/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://researchmap.jp/isoben

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] セルロース系成型体及びヒドロゲル並びにこれらの製造方法2019

    • 発明者名
      磯部紀之
    • 権利者名
      国立研究開発法人海洋研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-204772
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-03-27  

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