Understanding the mechanism of pine cone opening and closing motion using novel pretreatment techniques and structural analysis

使用新颖的预处理技术和结构分析了解松果打开和关闭运动的机制

• 批准号: 22K19203
• 负责人: 堀川 祥生
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19203/
• 关键词: セルロース; マトリックス成分; 階層構造; 水; 赤外分光分析; 細胞壁; リグニン; 水和

マツ科マツ属の球果である「松かさ」は種子を遠方へと散布する生存戦略のため湿度に応じて開閉する。松かさ鱗片の基部は2層構造を形成しており、一方は湿度に応じて不変であるが、他方は湿度に応じて伸縮する。後者は独特な配向をしたセルロースが細胞壁に堆積することで特異的な機能を発現している。しかし、細胞壁成分はセルロースだけでなく、マトリックス成分もあるが、その役割については未だ解明されていない。また開閉運動へとエネルギーを伝達するセルロース―水の相互作用やその粘弾性についても不明なままである。したがって、本研究では特定の構成成分のみを除去する前処理技術を駆使し、松かさの屈曲機構の解明を目的とする。2022年度は松かさ鱗片に対し、その階層構造を維持したまま非セルロース成分を除去する化学処理条件の最適化を図った。エチレングリコールを用いたアルコリシスについて検討したところ、効果的にマトリックス成分を除去する条件を見出した。さらに条件に応じて構成成分を制御できることも明らかとなった。加えて、亜塩素酸ソーダ処理を行うことで、形態を維持したままほぼ完全に脱色され非セルロース成分がフリーな鱗片の調製に成功した。次に組織・細胞構造から微細構造に至る階層増構造評価を行った。各種顕微鏡観察およびX線回折測定により、細胞構造からセルロースミクロフィブリルの配向および結晶構造も維持されていることを確認した。以上から、マクロからミクロにまでおよぶ各段階の構造を維持したまま非セルロース成分を選択的に除いた松かさ鱗片の調製に成功した。

マ ツ secco マ ツ is の cones で あ る "loose か さ" は seed を distant へ と spread す る survival 戦 slightly の た め humidity に 応 じ て open closed す る. Loose か さ scales の base は を 2 layer structure to form し て お り, one party は humidity に 応 じ て - not で あ る が, fang は humidity に 応 じ て telescopic す る. The latter は な with unique to を し た セ ル ロ ー ス が cell wall に accumulation す る こ と で function of specific な を 発 now し て い る. し か し, cell wall composition は セ ル ロ ー ス だ け で な く, マ ト リ ッ ク ス composition も あ る が, そ の service cut に つ い て は だ not interpret さ れ て い な い. ま た opening and closing movement へ と エ ネ ル ギ ー を 伝 da す る セ ル ロ ー ス - water の interaction や そ の sticky 弾 sex に つ い て も unknown な ま ま で あ る. し た が っ て, this study で は specific の composition の み を remove す る 処 before Richard technology を 駆 make し, loose か さ の buckling institutions の interpret を purpose と す る. 2022 は pine か さ scales に し, seaborne そ の class structure を maintain し た ま ま non セ ル ロ ー ス composition を remove す る chemical 処 の bedding conditions optimization を 図 っ た. エ チ レ ン グ リ コ ー ル を with い た ア ル コ リ シ ス に つ い て beg し 検 た と こ ろ, unseen fruit に マ ト リ ッ ク ス composition を remove す を る conditions show the し た. Youdaoplaceholder0 conditions に応じて constituent components を control で る る と と description ら となった となった. Add え て, 亜 acid salt element ソ ー ダ 処 Richard を line う こ と で, shape を maintain し た ま ま ほ ぼ completely に decoloring さ れ non セ ル ロ ー ス composition が フ リ ー な scales の modulation に successful し た. The division of に tissue and cell structure ら microstructure に to る hierarchical hyperstructure evaluation 価を rows った. Various 顕 micromirror 観 examine お よ び X-ray determination of inflexion に よ り, cell structure か ら セ ル ロ ー ス ミ ク ロ フ ィ ブ リ ル の match to お よ び crystal structure も maintain さ れ て い る こ と を confirm し た. Above か ら, マ ク ロ か ら ミ ク ロ に ま で お よ ぶ paragraphs order の tectonic を maintain し た ま ま non セ ル ロ ー ス composition を sentaku に except い た pine か さ scales の modulation に successful し た.

项目成果

酸処理による脱多糖や脱リグニンを施したスギ材の解剖学的特徴と力学特性に関する研究

酸处理脱多糖、脱木质素的雪松木材解剖特性及力学性能研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 暮井達己;酒井俊輔;堀川祥生
• 通讯作者: 堀川祥生

アルコリシスがスギ材の早材・晩材部のマトリックス成分に及ぼす影響

醇解对雪松早材和晚材部分基质成分的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: WEI XIAOYI;暮井達己;平野聖也;小薗拓馬;堀川祥生
• 通讯作者: 堀川祥生

針葉樹材の圧縮特性とそれに寄与する組織・細胞構造および化学成分評価

评估软木材料、组织/细胞结构以及有助于它们的化学成分的压缩特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 酒井俊輔;暮井達己;平野聖也;半 智史;船田 良;堀川祥生
• 通讯作者: 堀川祥生

松かさの開閉機構の解明を目指したマトリックス成分の特性解析

基质成分特性分析旨在阐明松果的开闭机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 平野聖也;暮井達己;堀川祥生
• 通讯作者: 堀川祥生