| 研究課題/領域番号 |
23K03558
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17050:地球生命科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中村 英人 北海道大学, 理学研究院, 助教 (00785123)
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| 研究分担者 |
朝比奈 健太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (40728276)
安藤 卓人 秋田大学, 国際資源学研究科, 助教 (30852165)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 分子化石 / バイオマーカー / テルペノイド / 続成変化 / 化学分類 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子化石は生物進化や古環境の証拠となるが、生体環境試料と地質試料を結びつける共通の解析方法がないことが新規分子化石の探索や古環境指標の較正の足かせとなっている。本研究では、複雑に修飾された生体テルペノイドを地質試料中の分子化石の存在形態である基本炭素骨格へと高効率に変換し、その組成を明らかにする手法「炭素骨格プロファイリング」を開発する。さらに、同手法が現生種や未熟成な環境・地質試料を用いた分子化石研究の新たな推進方法として有効かどうかを実証形式で確かめることで、近現世と大過去の分子化石記録の連結を目指す。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は研究実施内容は (I) 有機化学反応プロセスの開発、(II) 現生種や植生情報が既知の試料における検証のための試料採取と予備分析、(III) リファレンス環境・地質試料の選定と予備分析に大別され、主な成果は次の通りである。
(I) モデル化合物を用いた反応プロセスの検証に着手した。トリテルペノイドのモデル化合物として、オレアナン型骨格に環内不飽和結合と複数の含酸素置換基（ヒドロキシ基、カルボキシ基）を有するオレアノール酸を選定し、ヒドリド還元、ハロゲン化、不均一触媒による飽和化/脱ハロゲン化など複数の反応ステップによるトリテルペノイド炭化水素の生成に部分的に成功した。ただし、想定外の骨格変換や一部反応段階における低収率など、現生種・環境試料への適用に先立ち解決すべき課題も浮き彫りになった。
(II) 文献調査、データベースの活用により、化合物組成が特有な分類群や、分子化石研究上の要請の高い分類群（基部被子植物、小葉類等）の天然物化学分野の文献調査を行い、炭素骨格レベルでの化学分類学的データを整理した。小葉類、モクレン類、針葉樹類の生体試料を採取し、一部試料について粗抽出物の代謝産物解析を行った。同定された代謝産物の組成は、想定された化学分類学的特性と概ね調和的であったが、未同定ピークを含む多様な誘導体が存在するため骨格組成の定量的比較には課題が残る。
(III) 有機物の起源や熟成度の異なるリファレンス試料とするため、地質試料・環境試料の採取と分子化石組成の記載を行った。北海道、岩手県、福井県において、中生代から新生代の植物化石（ソテツ類、被子植物、針葉樹類）、樹脂化石（琥珀・コーパル）、石炭（褐炭、瀝青炭）、完新世の土壌や植物遺体試料を採取して分析に供した。得られた化学分類学的成果の一部は国内外の学会で報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
有機化学反応プロセス開発に想定以上に時間を要している。モデル化合物の炭化水素化には一部成功したが、想定外の骨格変換や一部反応段階における低収率などの問題も浮き彫りとなった。生体・環境試料への適用はプロセスの改善を待って行う必要があるため、今年度中の着手には至らなかった。一方、生体試料や環境・地質試料の代謝産物組成や分子化石組成の解析は順調であり、植物化石由来の新規分子化石候補化合物の発見や、裸子植物樹脂中の分子化石組成の特徴と熱熟成に伴う構造変化の特徴の解明などの進展があった。
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| 今後の研究の推進方策 |
炭素骨格プロファイリングの要となる、骨格構造の特徴を保持した炭化水素化反応プロセスの開発を重点的に進める。オレアノール酸以外のモデル化合物も併用して、骨格変換を抑制する反応条件や順序を検討し、反応プロセスを確立する。
生体・環境・地質試料の採集・解析も継続し、炭素骨格プロファイリングの検討に用いる基準試料を用意する。これには、選定された生物種や環境・地質試料から抽出された、前処理の有無や精製度の異なる抽出物や精製画分が含まれる。一部確保済みの藻類試料と湖沼・堆積物試料についても追加の確保・サンプリングと、代謝産物・分子化石組成の解析に着手する。
モデル化合物での反応プロセスが一定レベルに到達次第、炭素骨格プロファイリングの実試料への適用に着手する。代表種の炭素骨格プロファイルを従来方式による代謝産物解析結果と比較し、新手法の特徴や精度を評価する。
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