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2017 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 26252022
研究機関北海道大学

研究代表者

浦木 康光  北海道大学, 農学研究院, 教授 (90193961)

研究分担者 重冨 顕吾  北海道大学, 農学研究院, 講師 (20547202)
玉井 裕  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (50281796)
吉永 新  京都大学, 農学研究科, 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, 農学研究科, 教授 (70183449)
幸田 圭一  北海道大学, 農学研究院, 講師 (80322840)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2018-03-31
キーワード多糖類マトリックス / グルコマンナン / キシラン / リグニン / 脱水素重合物
研究実績の概要

昨年度の研究から、未精製グルコマンナン(GM)が存在する多糖類マトリックス中では、脱水素重合物(DHP)の形成量がキシランが存在する時より、少ないことが示された。この理由を解明するために、2つの実験を行った。一つは、GMに混在していたキシランによってDHPが生成したという仮定に基づき、キシランが混在しないGMを再調製し、DHPの形成を行った。その結果、DHPの形成量はさらに減少し、GMがDHP形成の阻害剤として機能することが明示された。この理由がGMまたはキシランとリグニン重合酵素であるHRPとの相互作用に因ると仮定して、その相互作用を解析した。結果として、キシランはHRPと相互作用するが、GMは相互作用しないとの示唆を得た。
未精製GMを含有する多糖類マトリックス中に形成したDHPの構造を、免疫蛍光標識法により観測した。その結果、8-5'、8-8'と8-O-4'の単位間結合がDHPに存在することが明確になった。これまでのリグニン分析法では、多糖類に強固に結合したリグニンの構造解析は不可能であったが、本研究の複数の抗体を用いる標識法で、可視化が可能となった。
最後に、DHPの分子量を光散乱検出器を備えたサイズ排除クロマトグラフ(SEC)を用いて測定することにしたが、先ず、リグニンの構造と分子量との関係を明らかにするために、8-O-4'結合のみから成るリグニン高分子モデルを用いて、分子量測定を行った。その結果、分子量とSECの保持時間との関係において、このモデル化合物は、標品となるポリスチレン(PS)に近い挙動を示した。一方、DHPは、同じ保持時間でも大きな分子量を示し、測定溶媒中では、PSよりコンパクトに密集した分子構造を取ることが明らかとなった。このことも、DHPが枝分かれ構造を有していることを支持している。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Heterogeneous distribution of xylan and lignin in tension wood G-layers of the S1+G type in several Japanese hardwood2017

    • 著者名/発表者名
      Higaki A, Yoshinaga A, Takabe K
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: 37 ページ: 1767-1775

    • DOI

      10.1093/treephys/tpx144

    • 査読あり
  • [学会発表] S1+G型の引張あて材木部繊維におけるキシランとリグニンの分布2018

    • 著者名/発表者名
      吉永 新、 檜垣 綾乃、高部圭司
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
  • [学会発表] 偏光顕微ラマン分光法によるミズナラ材細胞壁におけるリグニン芳香核の配向解析2018

    • 著者名/発表者名
      有泉 慧、吉永 新、高部 圭司
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
  • [学会発表] モノクローナル抗体に夜シラカシ正常材及び引張あて材におけるリグニンの免疫局在2018

    • 著者名/発表者名
      中村 雄太、吉永 新、高部 圭司
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
  • [学会発表] コニフェリルアルコールの脱水素重合に及ぼすヘミセルロースの効果2018

    • 著者名/発表者名
      松尾朱美、古川貴大、玉井裕、幸田圭一、浦木康光、吉永新、高部圭司
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
  • [学会発表] Elucidation of hemicellulose functions on lignification using artificial wood cell wall based on honeycomb-patterned cellulose2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Uraki
    • 学会等名
      255th ACS National Meeting & Exposition
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Orientation of lignin in tracheid secondary walls in Cryptomeria japonica as revealed by polarized Raman microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Ariizumi, K, Yoshinaga, A, Takabe, K
    • 学会等名
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Function of glucomannan in lignin formation using artificial wood cell wall. Proc. 19th International Symposium on Wood, Fiber and Pulping Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Furukawa, Arata Yoshinaga, Keiji Takabe, Yutaka Tamai, Keiichi Koda, Yasumitsu Uraki
    • 学会等名
      Proc. 19th International Symposium on Wood, Fiber and Pulping Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of the distribution of stable isotope labelled-monolignols in woody tissue by isotope microscopic observation2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Koda, Mayu Ogawa, Kengo Shigetomi, Naoya Sakamoto, Arata Yoshinaga, Keiji Takabe, Yasumitsu Uraki
    • 学会等名
      Proc. 19th International Symposium on Wood, Fiber and Pulping Chemistry
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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