2016 Fiscal Year Annual Research Report
テルペノイド類の自動酸化に着目した針葉樹球果の化学的防御機構の解明
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15J03513
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
楠本 倫久 国立研究開発法人森林総合研究所, 森林資源化学研究領域, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 球果 / ジテルペン / 酸化 / 化学的防御 / ラブダン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、成分変化に着目して球果に多量に含まれる樹脂成分の化学的防御における役割を解明する事である。本年度は初年度に続きアジガサワスギ同一家系5個体より採集した球果を対象とし、①樹脂成分を主体とするベンゼン抽出物に着目した経時変化の解明、②主要な樹脂酸成分の単離・同定、③樹脂酸成分の定量と最適な分析方法の検討の3点を主に検討した。
①の結果、対象とした全ての個体で6月から翌年1月にかけて樹脂成分を主体とするベンゼン抽出物の収率は顕著に増加した。ベンゼン抽出物を中性部と酸性部に分画し各含有率の変化を調べた結果、中性部が7月から9月にかけて顕著に増加した一方で、酸性部は球果の開裂が進み含水率が急激に低下する11月から1月にかけて顕著に増加するという新たな知見を得た。
②の結果、酸性部からシスコムニン酸、インブリカタール酸、インブリカトール酸のラブダン型3成分、サンダラコピマル酸、イソピマル酸のイソピマラン型2成分を単離・同定し、GC、NMR分析の結果からこれらの5成分が本研究で対象とするアジガサワスギ球果中の主要な樹脂酸成分であることを明らかにした。相対量は、イソピマル酸が特に多く、次いでシスコムニン酸とサンダラコピマル酸が多い傾向にあった。また、1H-NMR分析の結果からコムニン酸含有量に対して約6％の割合でトランス体が含まれていることを明らかにした。
③の結果、11月以降に各樹脂酸の含有量が1.5倍程度増加することが示された。また、6月には僅かであったインブリカタール酸が成熟に伴い球果中に蓄積されている可能性が示唆された。なお、GC分析では熱による異性化や誘導体化プロセスの際の副産物が多数認められたため、本研究で対象とする樹脂酸類を包括的に分析する際には、定量NMR法が最適である可能性が考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、針葉樹の球果に多量に含まれるテルペン類について、その化学的防御における役割を構成成分の酸化に着目して究明するものである。研究内容は、1)球果に含まれるテルペン類の分析と活性評価、2)テルペン類の単離・同定と酸化経路の考察、3)自動酸化に着目した生物活性発現機構の解明の3点に大別できる。初年度はスギ在来品種であるアジガサワスギの球果を主な対象とし、上記1)に関わる内容について明らかにした。初年度の結果を受け、本年度は上記1)、2)に関わる内容について、①樹脂成分を主体とするベンゼン抽出物の経時的変化の解明、②主要な樹脂酸成分の単離・同定、③樹脂酸成分の最適な定量方法の確立の3点について検討した。
上記①では、初年度6月～翌年1月にかけて毎月5個体から採集した計40種類の球果試料より得たベンゼン抽出物を中性部および酸性部に分画し、8ヶ月間に渡って各個体における樹脂成分の経時的変化を調べた。その結果、酸性部中に含まれる樹脂酸成分が量的・質的に特徴的な挙動を示したため、上記②として主要な樹脂酸成分の単離を試みた。その結果、イソピマラン型2成分、ラブダン型3成分の単離・同定に成功し、GCおよびNMR分析からこれら5成分が本研究で用いたスギ球果中の主な樹脂酸成分であることを明らかにした。続いて上記③では、定量NMR法を用いて主要5成分の乾重に対する含有量を分析・算出し、これら5成分が酸性部の約7割を占めること、成熟に伴い各成分が顕著に増加すること等を明らかにした。
本年度の研究から、今後上記3)を行う上で礎となる構成成分の獲得および有効な分析手法の確立について達成した。よって、当初の計画通り順調に進展したと考える。また、変性要因を排除した定量NMR法による分析例は過去に無く、当該分野の研究を更に発展させる上で極めて有益な知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、広義のヒノキ科およびマツ科の球果中に多量に含まれる樹脂成分について、その化学的防御における役割を究明するものである。初年度は、広義のヒノキ科の内からスギを主な対象として継続的な球果採集を行い、逐次抽出物の変化を明らかにした。本年度はこれらの結果を踏まえ、スギ球果に含まれる主要な樹脂酸成分を単離し、定量的にそれらの経時的変化を明らかにした。次年度は、単離した樹脂酸成分に対して紫外線照射装置等を用いた人為的な促進酸化処理を行い、自然環境下における成分変化の再現を目標とした実験手法を確立すると共に、自然環境要因がスギ球果含有成分に与える影響の解明およびその反応挙動について考察する。また、主要な樹脂酸成分を単体もしくは混合物として用いた場合の球果加害虫および腐朽菌類に対する生物活性を明らかにし、自動酸化に着目した生物活性発現機構の解明について検討する。
一方で、マツ科については、昨年度に引き続きトウヒ属およびモミ属の対象樹種（ドイツトウヒ、トドマツ、アカエゾマツ等）が凶作年であったことから継続的な試料採集が困難であり、北海道で着果が確認されたトドマツ3個体から8月と9月に球果を採集し樹脂含有率および成分分析を行うに留まった。次年度も同様の状況が継続する可能性が考えられることから、現在スウェーデン農業科学大学およびスウェーデン王立工科大学の研究協力者と共同で国外におけるドイツトウヒ球果の継続的な採集および樹脂成分の抽出・分析を行うことを検討しており、本年度中盤から試料採集に向けた継続的な打合せを行っている。また、国内の当該機関にもマツ科球果の着果状況に関する情報提供を依頼しており、安定した着果が確認できた場合は可能な範囲で球果の継続的な採集を行い、主な樹脂成分の経時的変化および生物活性等を明らかにする。
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Research Products
(7 results)
