Ehime University Institutional Repository

Ehime University (愛媛大学)博士(農学)thesi

大森, 誉紀

OMORI, Takanori

 
 
（第５号様式）  
                        学位論文審査の結果の要旨 
 
    氏    名 
 
大 森  誉 紀 
審 査 委 員 
      
 
   
論  文  名 
 
愛媛県の環境保全型農業推進のための多面的土壌管理技術の開発 
 
審査結果の要旨 
 
 本論文は，愛媛県の環境保全型農業を推進する視点から，土壌管理上の諸課題について研究を
行ったものであり，①低濃度カドミウム土壌における玄米カドミウム濃度の推定とリスク評価シ
ミュレーションに基づく対策の検討，②土壌へのクロロ安息香酸分解細菌の接種効果とその定着
性，③サトイモの生育に適した肥効調節型肥料の開発と硝酸態窒素溶脱抑制効果，④温暖地サト
イモ栽培において被覆緩効性肥料の利用とマルチシート素材の違いが各器官の生育と収量に与え
る影響，⑤低肥沃度水田における布マルチ水稲直播有機栽培に好適な窒素施用法の５研究で構成
される． 
 
①低濃度カドミウム土壌における玄米カドミウム濃度の推定とリスク評価シミュレーションに基
づく対策の検討 
 低 Cd 土壌で水稲を栽培し，出穂 1 週後から畑状態で管理した時の玄米 Cd 濃度を Cd リスクと
して研究を行い以下の成果を得た．1)出穂 3 週後まで湛水すると，玄米 Cd 濃度は 0.2 mg kg-1以
下に抑制できる．2)早期落水時の玄米 Cd 濃度は，土壌 pH と 0.1 mol L-1塩酸浸出 Cd 濃度から推
定可能である．3)玄米 Cd 濃度推定値が 0.4 mg kg-1 以下とするには，地域全体で土壌 pH を 5.5
とし，玄米 Cd が 0.4 mg kg-1を超えると推定される地点のみ土壌 pH を 6 とするか土壌 Cd 濃度を
0.5 mg kg-1以下とするのが効率的である． 
 
②土壌へのクロロ安息香酸分解細菌の接種効果とその定着性 
 クロロ安息香酸分解細菌 Pseudomonas putida KC8 株の接種によるバイオオーギュメンテーシ
ョンの効果を愛媛県内の 2 種類の土壌で調査し以下の成果を得た．1)土壌に 3-クロロ安息香酸
 
 
(3-CB)を添加し，KC8 株を接種して培養すると，野菜畑土壌では KC8 株は良好な生残性を示し，
3-CB 分解速度が約 2 倍に促進されたが，樹園地土壌では接種菌数が速やかに減少し，3-CB 分解
は行われなかった．2)樹園地土壌での KC8 株の減少は，3-CB 無添加では観察されず，KC8 株の定
着は土壌と 3-CB の相互作用に影響を受けた． 
 
③サトイモの生育に適した肥効調節型肥料の開発と硝酸態窒素溶脱抑制効果 
 サトイモの窒素吸収パターンに適合するように緩効性配合肥料を試作し，全量基肥施肥したと
ころ，慣行施肥より減肥が可能であり，被覆肥料を用いて初期の窒素溶出を抑えサトイモの生育
が旺盛な時期に肥料から窒素が溶出するため，6～8 月の降水や灌水量の多い時期の窒素溶脱量
が慣行施肥より少なく，施肥窒素の溶脱抑制に有効であった． 
 
④温暖地サトイモ栽培において被覆緩効性肥料の利用とマルチシート素材の違いが各器官の生育
と収量に与える影響 
 緩効性被覆肥料を用いたサトイモのマルチ栽培を行い以下の成果を得た．1)生育初期に親イモ
と子イモの数が決定し，これらが肥大しつつ地上部が充実し，遅れて孫イモが肥大した．2)生分
解マルチ区では，マルチ穴周囲のシートが烈開して子イモや孫イモの葉身が伸張し葉数も増加し
た．3)黒マルチ区ではマルチ穴が小さいと子イモ葉柄が伸張せず，子イモと親イモ葉身の間で光
合成産物の競合が生じ，親イモ葉身の NAR の低下と LAI の早期低下により，子イモ重が低く低収
となった．4)サトイモの収量向上には，緩効性肥料と生分解マルチを用いて LAI の展開を早めか
つ長く維持し，高い CGR を持続させることが有効である． 
 
⑤低肥沃度水田における布マルチ水稲直播有機栽培に好適な窒素施用法 
 窒素肥沃度の低い水田において，本栽培法の好適な施肥方法とその窒素施用法を検討し以下の
知見を得た．1)敷設前施肥区の無機態窒素は，代かき前施肥区より落水・着土後から増加し，初
期分げつが旺盛で生育が優れ多収であった．2)敷設前施肥区の窒素利用率は基肥が 35%，穂肥は
58%で，中間追肥は見かけ上 0%であった．基肥窒素は初期の土壌中無機態窒素を高めてワラ重を
増加させ，耐倒伏性を向上させた．穂肥窒素は面積当たり籾数と千粒重を増加させ，籾重や精玄
米重を増加させた．3)愛媛県でヒノヒカリを本法で栽培するには，油粕を敷設前に施肥し，窒素
施用量合計を 8g m-2，穂肥窒素を 4g m-2以下にすると良い． 
 
 以上の研究は，愛媛県の農業における土壌管理の諸問題を解決するために有効な技術開発およ
び評価研究と位置づけられ，農業現場に直接貢献できるだけでなく，関連研究の進展に寄与でき
るため，高く評価できる． 
 
 論文に関する公開審査会は，平成２７年２月７日，愛媛大学農学部で開催され，申請者の論文
発表と質疑応答が行われた．引き続いて開催された審議委員会において，慎重な審議を行った結
果，審査委員全員一致して博士（農学）の学位を授与するに値するものと判定した． 


Japanese

愛媛県の環境保全型農業推進のための多面的土壌管理技術の開発

高橋, 基泰

Takahashi, Motoyasu

日英村落共同墓地史的対比研究

上梶, 友記子

UEKAJI, Yukiko

シクロデキストリンを用いたコエンザイムQ_10のミセルに関する研究

石本, 晶也

ISHIMOTO, Masaya

 
 
（第５号様式）  
                        学位論文審査の結果の要旨 
 
    氏    名      石本 晶也 
審 査 委 員 
 
 
         論  文  名 
 
        出芽酵母液胞内アミノ酸の排出機構とその制御 
       
         審査結果の要旨 
 液胞は、真核微生物から高等植物に至るまで、細胞内の巨大コンパートメントを形成するオルガネラ
であり、アミノ酸などの代謝物やイオンの蓄積、リソソームと同様に物質分解などの役割を担っている。
出芽酵母において液胞は細胞質の約 25％程度の容積を占め、アミノ酸については塩基性アミノ酸（アル
ギニン、リジン、ヒスチジン）や中性アミノ酸を蓄積する一方で、酸性アミノ酸（グルタミン酸、アス
パラギン酸）は、細胞質濃度以下の低レベルに維持することにより、細胞内のアミノ酸濃度調節に関与
している。このような液胞と細胞質間のアミノ酸の不均衡分布は、液胞膜に能動輸送機構が機能してい
ることを示しており、これまで主として液胞膜小胞を用いた輸送実験により解析が行われてきた。その
結果、AVT ファミリー(Avt1p から Avt7p)など多くのトランスポーターが液胞のアミノ酸輸送経路を構成
することが明らかになってきた。AVT ファミリーについてはこれまで Avt1p がグルタミン、イソロイシ
ン、チロシンの取り込みに、Avt3p と Avt4p は重複してこれらのアミノ酸の排出に関与すること、Avt6p
はアスパラギン酸、グルタミン酸の排出、さらに最近 Avt7p はプロリンやグルタミンの排出に関与する
と報告された。しかしながらこれらの報告は、数種類のアミノ酸を用いた解析にとどまっており、トラ
ンスポーターとしてのそれぞれの特徴的な性質に関しては全く解析が行われていない。特に Avt3p と
Avt4p は系統的に近縁であるが、アミノ酸の相同性に関しては 55%程度であり、重複性が特に顕著であ
るわけではない。従って、基質特異性や制御機構等機能上の相違、特徴が期待されるものの、全く解析
が行われていない。本研究は、Avt3p, Avt4p を対象として液胞アミノ酸排出トランスポーターとしての
性質の違い及び Avt4p に関しては活性制御に関わる分子的な特徴を明らかにすることを目的としたもの
である。 
  野生株, avt3Δ株, avt4Δ株, avt3Δavt4Δ株の栄養豊富条件下の液胞内の各アミノ酸含量を測定した
ところ、野生株と比較して、avt3Δ株や avt4Δ株では顕著でなかったが、avt3Δavt4Δ株では中性アミノ
酸全般の含量が高かった。一方、窒素飢餓条件下では、野生株の液胞内アミノ酸量が全般的に栄養豊富
条件下よりも経時的に減少した。液胞内アミノ酸が蛋白質の新生や代謝に再利用されるためにサイトソ
ルに排出されたと考えられる。しかし、avt3Δavt4Δ株では中性アミノ酸と塩基性アミノ酸の減少が抑制
された。塩基性アミノ酸の減少の抑制は avt4Δ株でも見られたが、avt3Δ株では見られなかった。AVT3
あるいは AVT4 を過剰発現した avt3Δavt4Δ株から単離した液胞膜小胞による ATP 依存性のアラニン、バ
 
 
リン、プロリンの輸送活性の有無を調べたところ、いずれのアミノ酸についても排出が観察された。一
方、空ベクターを導入した avt3Δavt4Δ株から単離した小胞では逆に僅かながら取り込みが観察された。
これらの輸送活性は CCCP やコンカナマイシン A の添加により解消された。さらに、他のトランスポー
ターを介した塩基性アミノ酸の液胞膜小胞への ATP 依存的な取込みは AVT4 の過剰発現によって抑えら
れた。以上、Avt3p と Avt4p が重複して V-ATPase により形成されたプロトン濃度勾配を駆動力に、中性
アミノ酸の排出に機能すること、さらに Avt4p については塩基性アミノ酸の排出にも関与することを明
らかにした。 
  Avt4p のトポロジー予測により、その N 末端に約 300 アミノ酸残基の親水性領域の存在が示唆され
た。トランスポーターの親水性領域が輸送活性の調節や細胞内局在決定に関与することを示唆する報告
がある。Avt4p の N 末端親水性領域の機能について検討するために、この領域に見出された保存配列を
それぞれ欠損した変異型 Avt4p (ΔI-, ΔII-, ΔIII-, ΔIV-, ΔV-Avt4p)の GFP 融合タンパク質を avt3Δavt4Δ
株に発現させ解析を行なった。Avt4p の細胞内局在や細胞内レベルは保存配列の欠損による大きな変化
は見られなかったが、各変異型 Avt4p 発現株の液胞内アミノ酸含量を測定したところ、ΔI-, ΔII-, ΔIII-, 
ΔIV-Avt4p 各発現株の液胞内中性アミノ酸含量が野生型 Avt4p 発現株の含量よりも増加した。一方、ΔV-
Avt4p 発現株では逆に液胞内の各中性アミノ酸含量だけでなく、塩基性アミノ酸含量も大幅に減少した。
この結果に一致して、液胞膜小胞からのアラニンの排出活性は、ΔI-, ΔII-, ΔIII-, ΔIV-Avt4p 発現株由
来の液胞膜小胞では観察されず、むしろ ATP 添加によりアラニンは取り込まれた。ΔV-Avt4p 発現株由
来の小胞では、逆に小胞からのアラニン排出が野生型 Avt4p 発現小胞よりも増加したことから、保存配
列 I〜IV は Avt4p のアミノ酸排出活性を促進的に、V は抑制的に制御すると結論した。保存配列 I〜IV
全てを欠損した Δ200-Avt4p 発現株は I〜IV 各保存配列を欠損した変異型 Avt4p 発現株同様液胞内の各中
性アミノ酸含量が増加し、液胞膜小胞からのアミノ酸排出活性も低下した。一方、Δ200-Avt4p から保存
配列 V をさらに欠損した Δ200-ΔV-Avt4p 発現株では液胞内の中性アミノ酸だけでなく塩基性アミノ酸の
含量も大幅に低下し、液胞膜小胞からのアラニン排出は野生型 Avt4p 発現株由来の小胞よりさらに増加
したことから、保存配列 V の欠損による Avt4p アミノ酸排出活性の増加には他の保存配列は関連しない
ことが示唆された。窒素飢餓条件下での液胞内アミノ酸含量を測定したところ、野生型 Avt4p 発現株と
ΔV-Avt4p 発現株の液胞内アミノ酸含量の減少が同程度であった一方で、ΔII-, ΔIII-, ΔIV-Avt4p 発現株
では液胞内アミノ酸含量の減少が部分的に抑制された。この結果は、窒素飢餓条件では野生型 Avt4p に
よるアミノ酸排出が ΔV-Avt4p によるアミノ酸排出と同程度にまで増加し、これには他の保存配列が関
与することを示唆している。以上の結果より、栄養豊富条件では液胞からのアミノ酸排出が Avt4p N 末
端親水性領域の保存配列 V を介して抑制され、窒素飢餓条件では保存配列 I〜IV によりこの抑制が解除
される可能性が考えられた。 
  以上、申請者は、広く真核生物に保存されている AVT ファミリーの中で、出芽酵母液胞からのアミ
ノ酸排出の主要経路であり近縁の Avt3p, Avt4p のアミノ酸の選択性の違いを明らかにし、Avt4p につい
ては N 末端親水性部分に保存されるドメインの働きを明らかにした。液胞物質輸送系の研究は、取り込
み系に較べて排出系の解析は容易くはないが、in vivo のアミノ酸組成分析の結果との整合性を吟味しな
がら得られた新しい研究成果である。Avt3p/Avt4p ホモログの中で、N 末端親水性部分は真菌に保存され
ているが、動植物ホモログには欠失している。本研究は、液胞アミノ酸集積に関わるトランスポーター
の多重性、多様性の意義を議論する上での切り口の一つになるものであり、また Avt4p の N 末端親水性
部分を標的にした新しい抗真菌薬開発の手がかりとなる有益な分子情報を取得できる可能性も期待され
る。 
  本論文に関する公開審査会は、平成 27 年 2 月 7 日に愛媛大学農学部において開催され、申請者の
論文発表とこれに対する質疑応答が行われた。引き続き開催された学位論文審査会において、本論文の
内容について審査した結果、審査委員全員一致して本論文は博士（農学）の学位を授与するに値するも
のと判定した。 


出芽酵母液胞内アミノ酸の排出機構とその制御

Sanz, Grifrio Limin

 
 
（第５号様式）  
                        学位論文審査の結果の要旨 
 
    氏    名 Sanz Grifrio Limin 
審 査 委 員 
       
 
         論  文  名 
Influences of plantation forests on hydrological processes in mountainous watersheds 
                  （山地流域におけるプランテーション林が水循環過程に及ぼす影響） 
         審査結果の要旨 
森林が流域の洪水を抑制し流域の水資源を涵養する環境サービス的役割は，行政，産業，学術，住民
などあらゆるステークホルダーにとっての世界的な関心ごとであり，流域の水循環過程に関する研究は
数多く進められている．しかしながら，どのようなタイプの森林が洪水抑制・渇水緩和効果に長けてい
るか，あるいは森林が別の土地利用に転換された場合に流域の水循環過程がどのように変化するかにつ
いて，とくに森林開発の顕著な熱帯地域においては，より多くのケーススタディーが待たれている現状
にある． 
本論文の目的は，熱帯地域のプランテーション林が流域の水循環過程に及ぼす影響を明らかにするこ
とであり，内容は次の 3 項目に分けられる．第一に，山地流域における面積雨量を推定するため，従来
適用されてきたティーセン法と標高法を組み合わせた新たな方法を開発した．高低差が大きく雨量が地
点ごとに大きく異なる加茂川流域にこの組合せ法を適用し，面積雨量が良好に再現できることを明らか
にした．第二に，サバ川上流域のプランテーション林；クローブ林とコーヒー林で降雨遮断過程を測定
し，雨水の土壌面への到達と地下への供給という観点で，各プランテーション林が水循環に及ぼす影響
の違いを明らかにした．第三に，サバ川上流に設定した小流域における面積雨量を組合せ法で推定し，
小流域末端で測定した流出量を再現するように水循環モデルを開発し，クローブ林とコーヒー林が小流
域の水循環過程に及ぼす影響を定量化した． 
以下，論文を構成するテーマごとに，その内容と評価できる点を整理し，審査結果を記述する． 
(1) 山地流域における面積平均雨量の推定 
愛媛県加茂川山地流域(標高 120 – 1920 m，標高 1400 m 以上が全面積の約 10 %)を対象とし，流域内と
その近傍の 9 地点で 1998 – 2010 年に測定した降水量を用いて，4 種類の面積雨量(AAR)推定法；①算術
平均法，②ティーセン法，③標高法，④組合せ(②と③)法を比較した．④は地点雨量に対する地点標高
の寄与率で③を重みづけする方法で，本論文で新たに開発した．まず，各雨量測定地点の標高(1620 m
の瓶ヶ森を含む)と月雨量の関係を整理した結果，両者の関係は比較的高い寄与率で線形回帰できた．各
月における回帰式を用いて各測定地点の月雨量を計算した結果，いずれも極めて良好に月雨量を再現す
ることができた．次に，4 種類の AAR 法を評価するために以下の 2 つの方法を適用した．第一に，年
AAR と年蒸発散比(蒸発散量は水収支法で算定)の関係を他の山林地流域で得られた関係と比較した結果，
③と④が良好であった．①と②が良好でなかったのは，高標高部での多雨が再現できず，水収支法によ
 
 
る蒸発散が過小評価されたからである．第二に，Fu (1981)の合理法を適用した結果，④が最も良好であ
った．本研究の成果は，標高差の大きい山地流域の AAR を推定するためには高標高地点における雨量
観測が不可欠であることを実証した点と，鉛直方向の雨量分布と水平方向の雨量分布の両者を考慮した
組合せ法を新たに開発し，その有効性を実証した点であると評価できる． 
(2) プランテーション林における降雨遮断過程の解明 
 インドネシア・バリ島北部のサバ川流域の上流域を対象とし，プランテーション林；クローブ林とコ
ーヒー林で降雨遮断過程(群落通過雨量と樹幹流)を 1 年間測定し，雨水の土壌面への到達と地下への供
給という観点で，各プランテーション林(主としてその群落構造)が水循環に及ぼす影響の違いを明らか
にした．まず，クローブ林とコーヒー林における群落通過雨量の年平均値は，群落上雨量のそれぞれ
63.5 %と 60.1 %であった．コーヒー林はクローブ林よりも LAI が小さいが天空率が小さいことが，その
主因であると考えられた．また，群落通過雨量の経時変化から，コーヒー林よりもクローブ林のほうが
降雨に対する応答が遅いことが分かった．次に，両プランテーション林における樹幹流の年平均値は，
双方とも群落上雨量の 1.0 %であった．この樹幹流は面的にとらえると極めて小さいが，栽植密度の高
いコーヒー林では雨水を分散させて地下へ供給する過程になっていると考えられた．クローブ林では落
葉も収穫されるために土壌表層のリター層と腐植層が薄いのに対し，コーヒー林ではそれらの層が発達
していることが，樹幹流と群落通過雨量を地下へ効果的に浸透させることに機能していると結論付けた．
本研究の成果は，異なる群落構造をもつプランテーション林によって降雨遮断過程が異なることを林分
スケールで明らかにした点と，コーヒー林による洪水抑制・渇水緩和効果の可能性とクローブ林におけ
る森林管理の課題を示した点であると評価できる． 
(3) サバ川上流の小流域における水循環モデルの開発とプランテーションが水循環に果たす役割の評価 
自然林，クローブ林，コーヒー林で主として構成される対象流域の水循環過程は，集中型水循環モデ
ルの組み合わせでは良好に再現できない(寄与率 0.23)ことを示したうえで，土地利用の配置と土地利用
ごとの水循環過程の特性を考慮に入れた分布型タンクモデルが適用された．(2)で明らかにした群落通過
雨量と樹幹流がモデルへ入力された．モデルパラメータのうち．最終浸透能には各林で測定した値を初
期入力し，他のパラメータとともに最適化で決定した．このモデルにより，対象流域末端における流出
量は集中型モデルよりも良好に再現できた(寄与率 0.51)．次に，本モデルによるシミュレーションによ
り，全てのクローブ林をコーヒー林に置き換えたところ，ピーク流出量が低下し基底流出が一部上昇し
た．このように，コーヒー林による洪水抑制と渇水緩和効果が定量化された．本研究の成果は，クロー
ブ林やコーヒー林が流域の水循環に与える影響を定量的に評価した点であり，今後の当該分野の研究の
発展に寄与すると期待できると同時に，今後の山林地流域における土地利用計画の指針を与えることが
できると期待できる． 
 
本論文に関する公開審査会は，平成 27 年 2 月 7 日に愛媛大学農学部において開催され，論文発
表と質疑応答が行われた．引き続いて開催された学位審査委員会で本論文を慎重に審査し，審査委
員全員一致して，本論文が博士（農学）の学位を授与するに値するものと判定した． 
 


English

Influences of plantation forests on hydrological processes in mountainous watersheds

Ehime University (愛媛大学)博士(学術)thesi

Sirinan, Shompoosang

（第３号様式）(Form No. 3) 
学  位  論  文  要  旨  
Dissertation Abstract 
 
 
氏名：  
Name 
Sirinan Shompoosang 
 
学位論文題目：  
Title of Dissertation 
 
Enzymatic Production of Rare 6-Deoxyhexoses from 
L-Rhamnose and L-Fucose and Characterization of Rare Sugar 
Producing Enzymes 
(L-ラムノースおよびL-フコースからの希少６－デオキシヘ
キソースの酵素的生産とそれらを生産する酵素の性質に関
する研究）  
 
 
学位論文要旨：  
Dissertation Abstract 
  
 
 
Enzymatic reaction is a potentially environmentally friendly procedure for 
production of rare sugars. Interestingly, rare sugar producing enzymes generally have 
broad substrate specificity which one enzyme is capable to catalyze various substrates 
containing similar configuration. This study was conducted to elucidate that rare sugar 
producing enzymes, especially aldose isomerases and ketose 3-epimerase (KE)-family 
enzymes, which their native substrates are common monosaccharides are able to 
catalyze the transformation of 6-deoxyhexoses. These enzymes were utilized in 
production of seven rare 6-deoxyhexoses from commercially available substrates, 
L-rhamnose and L-fucose. Furthermore, a newly discovered D-allulose 3-epimerase 
from Shinella sp. NN-6 (SDAE), which participated in the production of rare 
6-deoxyhexoses, was purified and characterized for a prospective application in a 
wide-ranging production of rare sugars.   
  Three rare 6-deoxyhexoses, including 6-deoxy-L-glucose, 6-deoxy-L-altrose, 
and 6-deoxy-L-allose, were produced from L-rhamnose via the intermediate, 
6-deoxy-L-allulose. The reactions were catalyzed by means of L-rhamnose isomerase 
from Pseudomonas stutzeri LL172 (PsLRhI), D-tagatose 3-epimerse from Pseudomonas 
cichorii ST-24 (PcDTE), D-arabinose isomerase from Bacillus pallidus 14a (BpDAI), 
L-arabinose isomerse from Enterobacter aerogenes IK7 (EaLAI), and L-ribose 
isomerase from Acinetobacter calcoaceticus LR7C (AcLRI). These microbial 
biocatalysts were used in two difference forms, toluene-treated form (TT-enzyme) and 
immobilized form (IE-enzyme). L-Rhamnose was converted into L-rhamnulose and 
6-deoxy-L-allulose in one-pot reaction of TT-PsLRhI and TT-PcDTE with an 
equilibrium ratio of 50:35:15. The intermediate 6-deoxy-L-allulose was separated and 
further epimerized into L-rhamnulose by IE-PcDTE with an equilibrium ratio of 33:67. 
Pure L-rhamnulose was subsequently transformed into 6-deoxy-L-glucose by TT-BpDAI 
reactivity which exhibited an equilibrium ratio of 27:73. In contrast, purified 
6-deoxy-L-allulose was individually isomerized into 6-deoxy-L-altrose and 
6-deoxy-L-allose by means of TT-EaLAI and TT-AcLRI, respectively. Equilibrium 
ratios between 6-deoxy-L-allulose and 6-deoxy-L-altrose, and between 
6-deoxy-L-allulose and 6-deoxy-L-allose were found at 60:40 and 40:60. On the basis 
of L-rhamnose utilized throughout the process, pure 6-deoxy-L-glucose, 
6-deoxy-L-altrose, and 6-deoxy-L-allose were obtained at production yields of 0.9%, 
2.3%, and 4.0%, respectively. 
 Following the similar methodology, another four rare 6-deoxyhexoses, 
（第３号様式）(Form No. 3) 
6-deoxy-L-talose, 6-deoxy-L-sorbose, 6-deoxy-L-gulose, and 6-deoxy-L-idose, were 
produced from L-fucose by IE-BpDAI, IE-PsLRhI, TT-SDAE, TT-AcLRI, and a 
commercial D-glucose isomerase (DGI) reactivities. 6-Deoxy-L-talose was directly 
biosynthesized from L-fucose in one-pot reaction of IE-BpDAI and IE-PsLRhI. This 
coupling reaction exhibited an equilibrium ratio of L-fucose, L-fuculose, and 
6-deoxy-L-talose of 80:9:11. In contrast, L-fucose was sequentially converted into 
L-fuculose and 6-deoxy-L-sorbose using IE-BpDAI and TT-SDAE. Equilibrium ratios 
between L-fucose and L-fuculose, and between L-fuculose and 6-deoxy-L-sorbose were 
88:12 and 40:60. Furthermore, pure 6-deoxy-L-sorbose was individually isomerized 
into 6-deoxy-L-gulose and 6-deoxy-L-idose by TT-AcLRI and DGI, respectively. An 
equilibrium ratio of 6-deoxy-L-sorbose and 6-deoxy-L-gulose was 40:60, whereas it of 
6-deoxy-L-sorbose and 6-deoxy-L-idose was 73:27. Eventually, this procedure provided 
pure 6-deoxy-L-talose, 6-deoxy-L-sorbose, 6-deoxy-L-gulose, and 6-deoxy-L-idose with 
production yields of 7.1%, 14%, 2.0%, and 2.4%, respectively, based on L-fucosewhich 
used as a starting material. 
 Finally, a novel SDAE which took part in the production of rare 6-deoxyhexoses 
in this study was purified and investigated on its enzymatic properties. Purification by 
heat treatment at 60C, hydrophobic column chromatography, and ion-exchange column 
chromatography provided a final specific activity of 338 U/mg, representing 9.8% yield, 
and 338 purification fold. The molecular mass of native enzyme is 148 kDa which 
consists of homotetramer of 37 kDa. SDAE is a thermoacidophilic enzyme which 
exhibits its highest activity at 80C and pH 5.5. Moreover, it strongly requires Co2+ to 
activate its activity and enhance its thermostability. Half-life at 60C of Co2+-treated 
SDAE was 3-fold higher than metal-free SDAE. Although D-allulose was the most 
appropriate substrate of SDAE; however, its substrate specificity and catalytic 
efficiency (kcat/Km) for 6-deoxyketohexoses, especially L-fuculose and 
6-deoxy-L-sorbose, were found in high level. The results indicate that SDAE is suitable 
to use in the industrial production of rare sugars due to its superior properties in 
thermostability and broad substrate specificity on ketohexoses and 
6-deoxyketohexoses.          
 These findings clearly demonstrate that PsLRhI, BpDAI, EaLAI, AcLRI, DGI, 
PcDTE, and SDAE used in this study not only catalyze common monosaccharides, but 
also effectively catalyze various 6-deoxyhexoses. Seven rare 6-deoxyhexoses were 
successfully produced from the inexpensive substrates, L-rhamnose and L-fucose, by 
coupling and sequential enzymatic reactions in acceptable production yields. As the 
results, these microbial enzymes are probably applied in a wide-ranging production of 
rare sugars and rare deoxy sugars.    


L-ラムノースおよびL-フコースからの希少6-デオキシヘキソースの酵素的生産とそれらを生産する酵素の性質に関する研究

Agus, Sukito

Studies on Isolation and Production of Bioactive Compounds from Temperate Woody Plants

Agus, Budiawan Naro Putra

 
 
（第５号様式）  
                        学位論文審査の結果の要旨 
 
    氏    名 Agus Budiawan Naro Putra 
審 査 委 員 
       
 
論  文  名 
Studies on the stimulatory effects of jellyfish collagen on innate immune system 
（クラゲ由来コラーゲンの自然免疫促進効果に関する研究） 
 
審査結果の要旨 
 可食性のクラゲ由来のコラーゲンがヒト型ハイブリドーマ細胞株のモノクローナル抗体産生や
ヒト末梢血リンパ球の IgM 産生を促進するとともに、インターフェロン(IFN)-γや、腫瘍壊死因
子(TNF)-α産生も促進するなど、獲得免疫系に関与する B リンパ球、および T リンパ球の双方と
もを活性化する効果があることが明らかになっている。また、コラーゲンの免疫促進効果はクラ
ゲ由来ばかりでなく、ウシアキレス腱由来のコラーゲンにも認められたものの、その比活性はク
ラゲコラーゲンの 6 分の 1 以下であった。このことは、コラーゲンの由来によりその生理効果に
大きな差があることを意味しており、獲得免疫系に対する促進効果は、クラゲ由来コラーゲンに
優位性があることが示唆された。そこで本研究では、抗原非特異的な自然免疫系へのコラーゲン
の効果に着目し、病原菌などを貪食して無毒化するとともに、その病原菌に対する獲得免疫の確
立を誘導するマクロファージや樹状細胞に対するコラーゲンの効果を検討することを目的とした。 
 自然免疫系に関与するマクロファージに対するクラゲコラーゲンの作用を明らかにするため、
まず、マウスマクロファージ細胞株 J774.1 細胞の貪食活性に及ぼす効果を検討した。その結果、
クラゲコラーゲンは、J774.1 細胞の貪食活性を促進した。また、メス BALB/c マウスから調製し
た腹腔マクロファージ(P-Mac)に対する効果を検討したところ、P-Mac に対してもコラーゲンは貪
食活性促進効果を示した。また、J774.1 細胞、および P—Mac のサイトカイン産生に及ぼすクラゲ
コラーゲンの効果を検討したところ、TNF-α、およびインターロイキン(IL)-6 の産生を有意に促
進した。サイトカイン産生促進効果について、その作用メカニズムを明らかにするため、TNF-α、
IL-6、および IL-12 の遺伝子発現に及ぼすクラゲコラーゲンの効果をリアルタイム RT-PCR で解析
した。その結果、J774.1 細胞、および P-Mac の両細胞に対して、サイトカインの mRNA 発現を有
意に促進したことから、遺伝子発現レベルの促進により、サイトカイン産生を促進していること
が確認された。さらに、クラゲコラーゲンを経口投与したマウスから回収した P-Mac の活性を検
 
 
討したところ、コラーゲン摂取により、P-Mac のサイトカイン産生活性が促進されたことから、
経口摂取によってもコラーゲンはマクロファージ活性化作用を示すことが明らかになった。クラ
ゲコラーゲンによって遺伝子発現レベルが促進されることが明らかになったことから、その作用
メカニズムについて詳細に検討した。マクロファージは、細胞表面に発現しているトール様受容
体(TLR)4 を介して活性化される。そこで、TLR4 の特異的阻害剤作用下においてクラゲコラーゲン
の効果を検討したところ、TLR4 の阻害によって、J774.1 細胞の TNF-α産生に及ぼすコラーゲン
の促進効果は大きく抑制された。このことから、クラゲコラーゲンは TLR4 経路でマクロファージ
を活性化することが明らかになった。 
 TLR4 はエンドトキシンとして知られるリポ多糖（LPS)の受容体であり、マクロファージは TLR4
経路でエンドトキシンによって活性化される。そこで、クラゲコラーゲン抽出物に夾雑している
エンドトキシンの影響の可能性が考えられたため、クラゲコラーゲン抽出物中のエンドトキシン
濃度を測定した。その結果、抽出物にはエンドトキシンは混入しておらず、また、コラゲナーゼ
処理することで活性が有意に低下したことから、クラゲコラーゲン抽出物のマクロファージ活性
化作用はエンドトキシンによるものではなく、コラーゲンによる効果であることが確認された。 
 さらに詳細な作用メカニズムを解析した結果、TLR4 経路の下流において、クラゲコラーゲンは
NF-κB の核移行の促進に加え、MAP キナーゼの一種である JNK の活性化を促進することで、マク
ロファージを活性化することが明らかになった。また、マクロファージの活性化に抑制的に作用
する PPARγ1 の発現を抑制することが明らかになった。 
 骨髄由来樹状細胞に対するクラゲコラーゲンの効果を検討した。マウス大腿骨から骨髄細胞を
回収し、GM-CSF を添加した培地で培養することにより、樹状細胞へと誘導した。樹状細胞に分化
したことは、形態的な変化に加え、MHC-II と CD11c の発現により確認した。得られた骨髄樹状細
胞に対して、クラゲコラーゲンを作用させたところ、TNF-α、IL-6、IL-1β、および IL-12 産生
が顕著に促進された。この産生促進は、遺伝子発現の活性化によることが明らかになった。さら
に、コラーゲンの処理により、樹状細胞への分化誘導、および成熟が促進されることが明らかに
なった。 
 本研究によって、クラゲコラーゲンはマクロファージ、および樹状細胞を活性化することが明
らかになり、獲得免疫系だけでなく、自然免疫系も活性化することが解明された。 
 
 本論文の公開審査会は、平成 27 年 8 月 1 日に高知大学農学部において開催され、論文審査と質
疑応答が行われた。引き続いて、学位審査員会を開催して論文の内容について審査した結果、審
査委員全員一致して本論文は博士（学術）の学位を授与するに値するものと判定した。 


Studies on the stimulatory effects of jellyfish collagen on innate immune system

田村, 優佳

TAMURA, Yuka

（第３号様式）(Form No. 3) 
学  位  論  文  要  旨  
Dissertation Abstract 
 
 
氏名：  
Name 
田村 優佳  
 
学位論文題目：   
Title of Dissertation 
地域住民の健康状態と栄養摂取状況・生活習慣に関する疫学
研究  
―地域における食育の推進―  
 
 
学位論文要旨：  
Dissertation Abstract 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
日本では、高齢者人口の急速な伸びとともに認知症に罹患する高齢者が増加し
ている。認知症の予防対策は、健康寿命に及ぼす影響の大きさから、日本におけ
る重要な課題である。認知症はさまざまな原因により発症するが、大きく三つに
分類される。(1) アルツハイマー病を代表とする変性性認知症、(2) 脳血管障害（脳
卒中）に起因する血管性認知症、(3) 身体機能の低下によって閉じこもり傾向とな
り意欲など精神機能が低下する「廃用症候群」の延長に出現する認知症である。
現在、推奨される認知症予防の方法は、アルツハイマー病や血管性認知症などさ
まざまな認知症予防を目的としたものになっている。しかしながら変性性認知症
の多くの病型は成因が十分に解明されておらず、予防法も治療法も確立されてい
ないのが現状である。一方、血管性認知症の予防は「脳卒中に罹患しないこと」
である。廃用症候群による認知症の主たる原因は骨折であり、その予防には「骨
折しないこと」、すなわち、高齢になっても骨量を維持することが重要である。骨
量は骨成長期である小・中学生の時期に獲得され、小・中学生の骨量上昇は、廃
用症候群の原因となる骨折予防に重要な役割を果たすと考えられている。著者は、
認知症予防医学の可能性を背景に「地域住民の健康状態と栄養摂取状況・生活習
慣に関する疫学研究」の着想に至った。本研究の目的は、「血管性認知症」と「廃
用症候群による認知症」に着目し、健康指標と生活習慣との関連や危険因子を明
らかにすることである。これらを明らかにするために、第一研究では、愛媛県を
東予・中予・南予の 3 地区に分け脳卒中の標準化死亡比（standardized mortality 
ratio,SMR）について 1994 年から 2006 年の 13 年間の経年変化を調べた。また地
区住民の体格指標（body mass index, BMI）、収縮期血圧（systolic blood pressure, 
（第３号様式）(Form No. 3) 
SBP）、拡張期血圧（diastolic blood pressure, DBP）、血糖（blood glucose, Glu）、
血清総コレステロール（ total cholesterol, T-CHO）、食習慣について地域差が見ら
れるか解析を実施した。第二研究では、愛媛県の中学生を男子、月経がある女子、
月 経 が な い 女 子 別 に 分 け 骨 量 の 指 標 で あ る 音 響 的 骨 評 価 値 （ osteo-sono 
assessment index, OSI）の上昇要因の検出を実施した。OSI 上昇要因の検出には、
目的変数を OSI、説明変数を年齢、BMI、現在の運動習慣、小学生時の牛乳摂取
量、現在の牛乳摂取量、過去 1 年以内の骨折とする重回帰分析（強制投入法）を
実施した。  
本研究では以下の 2 点が明らかとなった。  
1. 1994 年から 2006 年までの期間中、脳卒中 SMR は、南予地区が東予地区や中
予地区に比較して高値であったが、地域差は次第に減少し、一律となってきた。
脳卒中 SMR が高値を示していた南予地区の住民では、男女共通に東予地区や中予
地区に比較して SBP の平均値と DBP の平均値が高く、高血圧該当者が多く見ら
れた。また、T-CHO の平均値が低く、低コレステロール血症該当者が多く見られ
た。同時に南予地区の住民では、男性でごはんと魚と肉、女性でごはんと魚とジ
ュースの食品摂取頻度が高いという結果を得た。つまり、愛媛県内の健康格差と
食習慣の地域差が明らかとなった。  
2. 男子の OSI には BMI（β=0.300）、年齢（β=0.260）、現在の運動習慣（β=0.106）、
小学生時の牛乳摂取量（β=0.085）の順で影響があった。月経がある女子の OSI
には BMI（β=0.302）、現在の運動習慣（β=0.237）、年齢（β=0.140）、過去 1
年以内の骨折（β=0.036）の順で影響があった。月経がない女子の OSI には現在
の運動習慣（β=0.242）、BMI（β=0.135）、年齢（β=0.085）の順で影響があっ
た。つまり、男子、月経がある女子、月経がない女子において、OSI への影響因
子の違いが明らかとなった。  
 従って、血管性認知症の原因となる脳卒中の一次予防対策の立案には、健康診
査事業のデータをもとにした地域診断が有効である。愛媛県では、南予地区に脳
卒中の危険因子を抱える住民は比較的多いと考える。血管性認知症の発症を予防
するためには、脳卒中の最大の危険因子である高血圧をはじめ、低コレステロー
ル血症を減らすことが重要であり、そのためには生活習慣の改善を要する。廃用
症候群による認知症の発症を予防するためには、健康診断で BMI を正常範囲に保
つことを心がけるとともに、特に女子では、幼少期より運動習慣を獲得すること
が望ましい。  
 以上、本研究で得られた知見は、住民と地域で取り組む食育や身体運動の推進
を提言できる。  
 
 
 
 
 


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Studies on Isolation and Production of Bioactive Compounds from Temperate Woody Plants

Studies on the stimulatory effects of jellyfish collagen on innate immune system

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<Recherches en collaboration>Responsabilite nucleaire

5,362

5,403