| 研究課題/領域番号 |
22K19203
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
堀川 祥生 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90637711)
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| 研究分担者 |
四方 俊幸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10178858)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | セルロース / マトリックス成分 / 赤外分光分析 / 階層構造 / 水 / 細胞壁 / リグニン / 水和 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
松かさはその内側に産生された種子を乾燥時に遠くへ飛ばすため、雨天時には閉じ、晴天時には開くように設計されている。この運動機構は細胞壁に堆積する配向したセルロースミクロフィブリルと水との相互作用で制御されていることが従来から知られている。しかしリグニンといった細胞壁に沈着しているマトリックス成分の寄与については未だ明らかにされていない。本研究では新たな化学成分分離技術と構造解析法を組み合わせることで松かさ鱗片の運動機構の解明に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
「松かさ」の開閉機構におけるマトリックス成分の意義を理解するため、新規前処理技術を用いて、その機構解明に取り組んだ。まず、松かさ鱗片の形態を維持したまま非セルロース成分を除去する化学処理方法を確立した。さらにマクロからミクロにまで至る構造解析を行い、階層構造が維持されていることを確認した。得られた試料を屈曲評価したところ、飽水時は未処理試料と同様であったが、オーブン乾燥させると異常なほど湾曲した。続いて再飽水しても乾燥時のままであった。以上の結果から、松かさ鱗片の屈曲はセルロースに加え、マトリックス成分も重要な役割を担っており、屈曲角度および屈曲の再現性を制御していることを強く示唆していた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、新規前処理技術と構造評価によってマトリックス成分の松かさ形態変化への寄与について重要な知見を得た。明確な構造がないマトリックス成分の関与を理解するため、選択的に除去した試料の挙動を解析するという「引き算」によるアプローチは学術的意義が非常に高い。その結果、これまでセルロースの構造特性によって説明されてきた屈曲機構はマトリックス成分も屈曲角と再現性に重要な役割を果たしていることを見出だした。松かさという生物材料と水の相互作用によって駆動する天然のアクチュエーターの機構に関する知見はエコフレンドリーな次世代材料開発に弾みをつけるため社会的意義が非常に大きい。
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