2次イオン顕微質量分析法によるリグニン高次構造の可視化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11660163
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 福島 和彦 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (80222256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今井 貴規 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (20252281) ; 安田 征市 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80002070)
• Keywords: 2次イオン質量分析 / TOF-SIMS / リグニン / 細胞壁 / 樹木 / シリンギル / グアイアシル / 顕微

Research Abstract

飛行時間型2次イオン質量分析(TOF-SIMS)を樹木細胞壁の構造解析に応用し、リグニンを非破壊的に細胞レベルで分析する手法の開発を目指した。SIMS法とは、一次イオンであるガリウムイオンを試料表面に照射し、放出される2次イオン(全質量可能)をTOFマスにより分析する方法で、2次イオンの試料中の分布をマッピングできる特徴を有しており、細胞レベルでの化学情報を直接得ることができる。解像度はサブミクロンレベルで顕微FTIRなどの他の分光計に比べて格段に高い。本研究では、以下の項目に焦点を絞って解析した。
a)重水素標識したリグニンの新生木部内における分布の可視化
リグニンが標識された木部試料を用いて重水素アトミックイオンおよび重メトキシルイオンのマッピングを行った。30分の測定で標識位置を確認することができた。本方法は安定同位体標識実験においても組織・細胞レベルでの解析を可能にするものである。
b)リグニン由来の2次イオンの検索
リグニンモデル化合物であるDHP(コニフェリルアルコール脱水素重合物)、および樹木MWL(摩砕リグニン)を用いて2次イオンスペクトルの解析を行った。その結果、グアイアシル、シリンギル骨格由来の2次イオンピークが明瞭に観察された。
このように、非破壊で組織中の化学情報を迅速に入手できる測定法をリグニン試料にも適用できることを示した。

Research Products

• [Publications] F.Chen et al.: "Evidence for a novel biosynthetic pathway that regulates the ratio of syringyl to guaiacyl residues in lignin in the differentiating xylem of Magnolia kobus"Planta. 207. 597-603 (1999)
• [Publications] F.Chen et al.: "The structural conversion of lignin subunit at cinnamyl alcohol stage in Eucalyptus camaldulensis"J.Wood Science. 45・6. 487-491 (1999)
• [Publications] 福島和彦: "新しいリグニン生合成経路"Cellulose Commun.. 7・1(印刷中). (2000)
• [Publications] N.Matsui et al.: "Conversion of syringyl to guaiacyl moieties on the cinnamyl alcohol pathway during the biosynthesis of lignin in angiosperms"Planta. (印刷中). (2000)
• [Publications] Teris A.van Beek 編著: "GINKGO BILOBA,Medicinal and Aromatic Plants-Industrial Profiles"harwood academic publishers. 548 (2000)