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文化遺産を構成する煉瓦の微生物による劣化機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K20537
補助金の研究課題番号 21H00619 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分03060:文化財科学関連
研究機関奈良県立橿原考古学研究所

研究代表者

河崎 衣美  奈良県立橿原考古学研究所, 企画学芸部資料課, 主任研究員 (60732419)

研究分担者 原 光二郎  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (10325938)
内田 悦生  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40185020)
松井 敏也  筑波大学, 芸術系, 教授 (60306074)
片山 葉子  独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所, 保存科学研究センター, 客員研究員 (90165415)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード生物劣化 / 煉瓦 / 文化遺産 / 微生物
研究開始時の研究の概要

煉瓦は紀元前より建築材料として世界各地で用いられ、人間の活動を支えてきた様々な文化遺産を構成する材料の一つである。本研究は文化遺産を構成する焼成煉瓦の劣化要因として、これまではあまり注意が払われてこなかった、微生物による劣化を明らかにするための研究である。劣化のメカニズムを各微生物の機能に焦点をあてて明らかにし、その劣化の認識方法を提案する。本研究により、これまで原因が明らかでなかった煉瓦の劣化要因を示すことができる。加えて、深刻な煉瓦の劣化を引き起こす塩類生成の一端を担う微生物の関わりを明らかにすることによって、劣化抑制方法の選択肢を増やし、より個々の事例に即した保存の実現を目指す。

研究実績の概要

本研究は文化遺産を構成する焼成煉瓦の劣化要因としてこれまであまり注意が払われなかった、微生物による劣化機構を明らかにし、汎用的な劣化診断法の開発と劣化の抑制につなげる情報を得ることを目的とする。特に深刻な劣化を引き起こす塩類の起源となる硝酸イオンや硫酸イオンを生成する窒素循環や硫黄循環に関わる化学合成独立栄養微生物と光合成独立栄養微生物に着目し、各微生物の機能に焦点をあてて煉瓦における劣化機構を解明する。さらに微生物による劣化の様相を判断し、認識するための手法を提案する。本研究により、これまで原因が明らかでなかった煉瓦の劣化に対する対策の対象を提示し、また塩類生成の一端を担う微生物の関わりを明らかにすることによって、劣化抑制方法の選択肢を増やし、より個々の事例に即した保存の実現を目指す。 主な調査対象は富岡製糸場、東京湾要塞跡、牛久シャトー、サンボープレイクック遺跡(カンボジア)である。
調査対象の煉瓦造文化遺産のうち、東京湾要塞跡にて調査を実施した。猿島砲台跡の析出塩類として石こう、ミラビライト、テナルダイトが確認された。これらの塩類および地下水、目地材およびレンガに対して析出塩類のSおよびCaの起源を知るためにSおよびSr同位体の測定を行った。その結果、レンガ壁面に析出した塩類のSr(Ca) に関しては目地材と地下水がその起源であると考えられる。Sの起源に関して、土壌中のバクテリアの影響が考えられた。劣化により崩落した煉瓦粉末の遺伝子解析の結果、化学合成独立栄養微生物として窒素循環に関わる微生物を確認した。その他放線菌が多く検出され、微生物によるバイオミネラリゼーションと塩類生成の関連が示唆された。光合成独立栄養微生物について、採集した地衣類のレンガ小片を基物とした地衣類の共培養を行った結果、一部の地衣では菌・藻の相互作用がみられ、生物劣化の評価系の可能性が示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

付着微生物の性質と劣化に関わる機能解明、煉瓦造文化遺産の劣化要因調査について進展させることができた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究で明らかになった、煉瓦造文化遺産における各微生物間の相互作用について分析を進める。微生物による劣化の判断方法について検討し、複合した劣化要因における微生物の役割の一端を解明すし、研究の取りまとめを行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Microscopic evidence of sandstone deterioration and damage by fungi isolated from the Angkor monuments in simulation experiments2023

    • 著者名/発表者名
      Inaba Tomohiro、Hori Tomoyuki、Tsuchiya Megumi、Ihara Hideyuki、Uchida Etsuo、Gu Ji-Dong、Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 896 ページ: 165265-165265

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2023.165265

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bats, monkeys and plants in the time of Covid-19 pandemic at Angkor monuments2023

    • 著者名/発表者名
      Gu Ji-Dong、Katayama Yoko
    • 雑誌名

      International Biodeterioration & Biodegradation

      巻: 182 ページ: 105623-105623

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2023.105623

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 虎塚古墳壁画から落下した微小剥落片の微生物叢解析2023

    • 著者名/発表者名
      松野美由樹、片山葉子、犬塚将英、稲田健一、矢島國雄、佐藤嘉則
    • 雑誌名

      文化財論叢V

      巻: 5 ページ: 809-820

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Microbiome characteristics and the key biochemical reactions identified on stone world cultural heritage under different climate conditions.2022

    • 著者名/発表者名
      Ding Xinghua, Lan Wensheng, Yan Aixin, Li Yiliang, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Management

      巻: 302 ページ: 114041-114041

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2021.114041

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] De-calcification as an important mechanism in (bio)deterioration of sandstone of Angkor monuments in Cambodia.2022

    • 著者名/発表者名
      Qian Youfen, Gan Tongzhou, Zada Sahib, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      International Biodeterioration & Biodegradation

      巻: 174 ページ: 105470-105470

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2022.105470

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Draft genome sequences of Sulfurovum spp. TSL1 and TSL6, two sulfur-oxidizing bacteria isolated from marine sediment.2022

    • 著者名/発表者名
      Guo Yong, Ihara Hideyuki, Aoyagi Tomo, Hori Tomoyuki, Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 11 号: 1 ページ: 105488-105488

    • DOI

      10.1128/mra.00922-21

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fungal Carbonyl Sulfide Hydrolase of <i>Trichoderma harzianum</i> Strain THIF08 and Its Relationship with Clade D β-Carbonic Anhydrases2021

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshihito、Iizuka Ryuka、Kato Hiromi、Kojima Yuka、Ogawa Takahiro、Yoshida Makoto、Matsushita Yasuhiko、Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 36 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME20058

    • NAID

      130008041756

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An internal recycling mechanism between ammonia/ammonium and nitrate driven by ammonia-oxidizing archaea and bacteria (AOA, AOB, and Comammox) and DNRA on Angkor sandstone monuments2021

    • 著者名/発表者名
      Ding Xinghua、Lan Wensheng、Li Yiliang、Yan Aixin、Katayama Yoko、Koba Keisuke、Makabe Akiko、Fukushima Keitaro、Yano Midori、Onishi Yuji、Ge Qinya、Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      International Biodeterioration &amp; Biodegradation

      巻: 165 ページ: 105328-105328

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2021.105328

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The active microbes and biochemical processes contributing to deterioration of Angkor sandstone monuments under the tropical climate in Cambodia-A review2021

    • 著者名/発表者名
      Li Jing、Deng Maocheng、Gao Lin、Yen Sufen、Katayama Yoko、Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Journal of Cultural Heritage

      巻: 47 ページ: 218-226

    • DOI

      10.1016/j.culher.2020.10.010

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 近代日本の劣化した焼成煉瓦における微生物調査2023

    • 著者名/発表者名
      河﨑衣美、片山葉子、 松井敏也、結城雅則、川本真由美、木本挙周
    • 学会等名
      日本文化財科学会第 40 回記念大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気化学的脱塩工法を用いた日本の歴史的煉瓦の脱塩への試み2023

    • 著者名/発表者名
      深見利佐子、松井敏也
    • 学会等名
      2023 International Symposium on Conservation of East Asian Cultural Heritage in Sapporo
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真菌類のCOS分解に関する生理学的および進化系統学的観点からの新たな知見2023

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、吉田誠、服部祥平、片山葉子、大津巌生、David Hibbett
    • 学会等名
      第73回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Pertusaria glauca 培養地衣菌由来抗酸化物質の探索と共培養による物質生産2022

    • 著者名/発表者名
      松渕優子, 野手友貴, 原光二郎, 小峰正史, 川上寛子
    • 学会等名
      日本地衣学会第21回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumにおける気体状硫化カルボニル代謝経路の調査2022

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、吉田誠、梅澤究、大津巌生、片山葉子
    • 学会等名
      日本木材保存協会 第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 劣化した焼成煉瓦における微生物調査2021

    • 著者名/発表者名
      河﨑衣美、片山葉子、松井敏也、結城雅則、川本真由美
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 地衣類に内生する微生物群の培養と多様性解析2021

    • 著者名/発表者名
      野手 友貴,松渕 優子,Baris GOKALSIN,川上 寛子,小峰 正史,原 光二郎
    • 学会等名
      日本地衣学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 地衣類由来培養物が産生する抗酸化成分の探索と分析2021

    • 著者名/発表者名
      松渕 優子,野手 友貴,川上 寛子,原 光二郎,小峰 正史
    • 学会等名
      日本地衣学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] サンボール・プレイ・クック遺跡(カンボジア)のレンガ材表面に析出した石こうに対するSrおよびS同位体分析2021

    • 著者名/発表者名
      内田 悦生、河西 彩、陳 秀テイ、斎藤 有、申 基澈
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 富士山測候所のはなし-日本一高いところにある研究施設2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木一哉、片山葉子、松田千夏、土器屋由紀子
    • 総ページ数
      252
    • 出版者
      成山堂書店
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Microorganisms in the Deterioration and Preservation of Cultural Heritage. Chapter 2. Microbiota and biochemical processes involved in biodeterioration of cultural heritage and protection (pp.37-58).2021

    • 著者名/発表者名
      JD Gu, Y Katayama
    • 総ページ数
      367
    • 出版者
      Springer, Cham
    • ISBN
      9783030694111
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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