病傷害を受けた樹木辺材の木部細胞内腔に沈着する物質の化学構造分析

病害树边材木质部细胞腔内沉积物质的化学结构分析

基本信息

批准号：
11J02523
负责人：
山ギシ崇之
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J02523/
关键词：
IR-SNOM ナラ枯れ病傷害閉塞物質 SEM-EDXA タンニン反応障壁防御反応

项目摘要

本研究では、ナラ枯れを受けたコナラ辺材部において、樹木側の防御反応によって細胞内腔に沈着する、閉塞物質と呼ばれる分泌物の化学構造解析を目指してきた。これまでIR-SNOM(近接場赤外分光装置)と呼ばれる、1μmの空間分解能で赤外吸収スペクトルが測定可能な装置を用いて、閉塞物質の性状について検討した結果、閉塞物質はペクチン及びタンニンなどに共通した特徴を有している事が示唆された。また、閉塞物質は単一な成分より寧ろ、数種の成分の混合物として存在していると推測された。コナラ辺材の病傷害領域から作成した試料の有機元素分析により、閉塞物質が存在する領域では他の領域よりも炭素含有量に対する酸素含有量比(O/C比)が低い傾向がある事を既に報告している。しかしながら、閉塞物質が炭素含有率の増大に寄与しているかどうかを明らかにするには、閉塞物質を直接元素分析する必要がある。また、閉塞物質構成成分を考慮すると、例えば土壌中から溶出した鉄などの金属元素が水分通導により樹木中に運ばれ、木部細胞壁の内腔に分泌された閉塞物質由来のタンニンなどのポリフェノール構造と錯体を形成し沈着している事が想定される。その為閉塞物質に含有する無機成分について検討する必要がある。そこで本研究では、エネルギー分散型X線分光法(SEM-EDXA)を用いて、細胞内腔に存在する閉塞物質に含まれる元素を直接検討する事とした。SEM-EDXAを用いて、試料面から得られた炭素由来の特性X線強度に対する酸素由来の特性X線強度の割合をO/C比とみなすと、閉塞物質を直接分析して得られたO/C比は、隣接した細胞壁のO/C比よりも低い事が確認された。この事は、O/C比の低下に寄与する成分として、閉塞物質に含まれると考えられるタンニンなどの芳香核構造が著量存在する事を示唆している。また、閉塞物質の無機成分については、細胞壁に含有する無機成分の組成と大きな違いがない事が確認された。この事から、上記に記したような、閉塞物質が土壌中の金属成分との相互作用の結果として木部細胞の内腔に沈着したという仮説は否定された。

在这项研究中，我们的目的是分析被称为闭塞物质的分泌物的化学结构，这些物质通过遭受橡树枯萎病的栎属边材的防御反应而沉积在细胞腔中。使用可测量空间分辨率为1μm的红外吸收光谱的IR-SNOM（近场红外光谱仪）的装置对吸留物质的性质进行了研究，结果发现吸留物质包括果胶和单宁。有人认为它们具有共同特征。还假设闭塞物质作为几种组分的混合物存在，而不是作为单一组分存在。对栎属边材患病和受损区域样品的有机元素分析表明，存在夹杂物质的区域的氧含量与碳含量之比（O/C 比）往往低于已报道的其他区域。然而，需要对吸留物质进行直接元素分析，以明确吸留物质是否有助于碳含量的增加。此外，考虑到吸留物质的构成成分，例如，从土壤中浸出的铁等金属元素通过水传导输送到树木中，来自吸留物质的单宁等多酚类分泌到木质部细胞壁的内腔中。推测其与该结构形成复合物并沉积。因此，有必要考虑吸留材料中所含的无机成分。因此，在本研究中，我们决定使用能量色散X射线光谱（SEM-EDXA）来直接检查细胞内腔中存在的闭塞物质中所含的元素。使用SEM-EDXA，如果将从样品表面获得的源自氧的特征X射线强度与源自碳的特征X射线强度的比视为O/C比，则确认了O/C比低于相邻细胞壁的 O/C 比。这表明存在大量的芳香核结构，例如单宁，其被认为包含在堵塞材料中，作为导致O/C比降低的成分。此外，确认了吸留物质的无机成分的组成与细胞壁中所含的无机成分的组成没有显着不同。这驳斥了上述假设，即由于与土壤中的金属成分相互作用，闭塞物质沉积在木质部细胞的管腔中。