研究者情報

マスター

アカウント（マスター）

• 氏名

  玉井　裕(タマイ　ユタカ), タマイ　ユタカ

所属（マスター）

• 農学研究院　基盤研究部門　森林科学分野

所属（マスター）

• 農学研究院　基盤研究部門　森林科学分野

独自項目

syllabus

• 2021, 森林資源科学特論, Advanced Forest Resources Science, 修士課程, 農学院, 森林資源、樹木/林木、木材、バイオリファイナリ?、きのこ、生理活性物質
• 2021, 森林資源科学特論演習, Advanced Seminar on Forest Resources Science, 修士課程, 農学院, 森林資源、樹木/林木、木材、バイオリファイナリ?、きのこ、生理活性物質
• 2021, 林産学特論Ⅰ, Advanced Forest Products Science I, 修士課程, 農学院, 木質バイオマス、持続的利用、再生可能、有効利用、技術論
• 2021, 林産学特論演習Ⅰ, Advanced Seminar on Forest Products I, 修士課程, 農学院, 木質バイオマス、持続的利用、再生可能、有効利用、技術論、基礎、実践
• 2021, 林産学実習, Practical Field Work on Conversion and Engineering of Forest Products, 学士課程, 農学部, 木炭、活性炭、木酢液、きのこ、製材、樹幹解析、繊維傾斜、等級区分
• 2021, パルプ・製紙学, Pulp and Paper, 学士課程, 農学部, パルプ、蒸解、漂白、抄紙、紙の基本物性、機能紙
• 2021, 木質バイオマス変換化学, Applied Chemistry on Woody Biomass Conversion, 学士課程, 農学部, 木質バイオマス、バイオリファイナリー、化学的／生化学的変換、機能性材料
• 2021, 林産製造学実験, Laboratory Work on Woody Biomass Conversion, 学士課程, 農学部, 紙、パルプ、セルロース誘導体、リグニン誘導体
• 2021, 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), Freshman Seminar, 学士課程, 全学教育, 組織構造、環境応答、強度、木質バイオマス、樹木の化学成分、オゾン・酸性雨、保全管理、森林管理、生物多様性、生態系サービス、国土保全、森林政策
• 2021, きのこ学, Mushroom Science, 学士課程, 農学部, きのこ・真菌類・担子菌・子実体・きのこ栽培・木材腐朽・菌根
• 2021, 学外実習Ⅰ, Out Campus Practical TrainingⅠ, 学士課程, 農学部
• 2021, 森林資源生物学演習, Exercise on Forest Bioresource, 学士課程, 農学部, 森林生植物、森林生菌類、同定、標本、観察手法、培養法、実験手法
• 2021, 暖温帯林施業実習, Practical Field Work on Warm-temperate Forest Management, 学士課程, 農学部, 和歌山研究林、スギ、ヒノキ、照葉樹林、先進林業、多雨傾斜地帯、林業作業、製材、南紀熊野、紀伊山地、古座川
• 2021, 卒業論文, Graduation Thesis, 学士課程, 農学部, 森林科学に関する研究、主体性、まとめる能力、伝える能力、質問への応答能力、
• 2021, 森林科学演習Ⅰ, Seminar on Forest ScienceⅠ, 学士課程, 農学部, 森林科学、論理構築、発表技法、論文読解法、ゼミナール
• 2021, 森林科学演習Ⅱ, Seminar on Forest ScienceⅡ, 学士課程, 農学部, 森林科学、論理構築、発表技法、論文読解法、ゼミナール

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プロフィール情報

学位

• 農学博士

プロフィール情報

• 姓

  玉井, タマイ

• 名

  裕, ユタカ

• ID各種

  200901004962562900

対象リソース

http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/fbio/

業績リスト

研究分野

• 環境・農学 / ランドスケープ科学
• 環境・農学 / 環境農学
• ライフサイエンス / 木質科学
• ライフサイエンス / 森林科学
• ライフサイエンス / 応用生物化学

受賞

• 1996年 大蔵省印刷局朝陽会賞
  
• 1996年 日本紙パルプ技術協会賞
  

論文

• Ectomycorrhizal Fungal Communities Associated with Dominant Tree Species in a Subarctic Limestone Area

  Hirotaka Mori, Keisuke Obase, Takashi Yajima, Toshizumi Miyamoto, Yutaka Tamai

  Asian Soil Research Journal 7 2 34 - 45 2023年05月13日 

  Limestone soils are stressful for plant growth. Plant-associated ectomycorrhizal (ECM) fungi may promote plant growth under stressful conditions, yet available information on ECM fungi in limestone areas is scarce. We investigated the ECM fungal communities associated with dominant tree species in a subarctic limestone area. We aimed to determine whether the ECM species differed between calcareous and non-calcareous areas, and the distribution property common to ECM fungi in limestone areas. Morphological characterization and DNA sequencing of root tips identified 57 ECM taxa. The ECM fungal compositions in the calcareous area differed from those in the non-calcareous area, even when comparisons were made between fungi on the same tree species. Rather, when ECM species were grouped at the genus level, they tended to be dissimilar between calcareous areas and between non-calcareous areas. Especially, Tomentella spp. and Sebacina spp. tended to be present more frequently in calcareous areas, while Cenococcum geophilum and Russula spp. tended to be present more frequently in non-calcareous areas.
• Single and combined effects of fertilization, ectomycorrhizal inoculation, and drought on container-grown Japanese larch seedlings

  Evgenios Agathokleous, Mitsutoshi Kitao, Masabumi Komatsu, Yutaka Tamai, Hisanori Harayama, Takayoshi Koike

  Journal of Forestry Research doi.org/10.1007/s11676-022-01565-3  2022年11月12日 [査読有り]
   

  Abstract Climate change can intensify drought in many regions of the world and lead to more frequent drought events or altered cycles of soil water status. Therefore, it is important to enhance the tolerance to drought and thus health, vigor, and success of transplantation seedlings used in the forestry by modifying fertilization and promoting mycorrhization. Here, we sowed seeds of Japanese larch (Larix kaempferi) in 0.2-L containers with 0.5 g (low fertilization; LF) or 2 g (high fertilization; HF) of slow-release fertilizer early in the growing season. One month later, we irrigated seedlings with non-sterilized ectomycorrhizal inoculum (ECM) or sterilized solution (non-ECM), and after about 2 months, plants were either kept well watered (WW; 500 mL water/plant/week) or subjected to drought (DR; 50 mL water per plant/week) until the end of the growing season. HF largely stimulated plant growth and above- and belowground biomass production, effects that are of practical significance, but caused a small decrease in stomatal conductance (Gs₃₉₀) and transpiration rate (E₃₉₀), which in practice is insignificant. ECM treatment resulted in moderate inhibition of seedling growth and biomass and largely canceled out the enhancement of biomass and foliar K content by HF. DR caused a large decrease in CO₂ assimilation, and enhanced stomatal closure and induced senescence. DR also largely depleted foliar Mg and enriched foliar K. Although DR caused a large decrease in foliar P content in LF, it moderately increased P in HF. Likewise, DR increased foliar K in HF but not in LF, and decreased foliar P in ECM plants but not in non-ECM plants. Conversely, ECM plants exhibited a large enrichement in foliar P under WW and had a lower water potential under DR when grown in LF. These results indicate that the drought tolerance and health and vigor of Japanese larch seedlings can be modified by soil fertility and soil microorganisms. This study provides a basis for new multifactorial research programs aimed at producing seedlings of superior quality for forestation under climate change.
• Responses of ectomycorrhizal diversity of larch and its hybrid seedlings and saplings to elevated CO2, O3, and high nitrogen loadin

  QU, Laiye, WANG, Xiaona, MAO, Qiaozhi, AGATHOKLEOUS, Evgenios, CHOI, DongSu, TAMAI, Yutaka, WATANABE, Toshihiro, KOIKE

  Eurasian Journal of Forest Research 22 23 - 27 2022年05月 [査読有り][招待有り]
  
• Phylogenetic placements and cultural characteristics of Tuber species isolated from ectomycorrhizas

  Keisuke Obase, Satoshi Yamanaka, Akihiko Kinoshita, Yutaka Tamai, Takashi Yamanaka

  Mycoscience 62 2 124 - 131 2021年03月20日 [査読有り]
   

  Pure cultures of Tuber were isolated from ectomycorrhizal root tips in Abies sachalinensis plantations in Hokkaido, Japan. Their phylogenetic relationships as well as vegetative hyphal characteristics on culture media were reported. Phylogenetic analysis based on the internal transcribed spacer within ribosomal DNA settled well-supported eight lineages within Puberulum, Latisporum, and Maculatum clades in Tuber. Three and one lineages were grouped with undescribed species of Puberulum Glade in Japan and that of the Latisporum group in China, respectively. Two lineages were closely associated to but distinct from an undescribed species of Puberulum Glade in Japan. One lineage did not group with any sequences in the International Nucleotide Sequence Database (INSD), proposing a new taxon in the Latisporum group. One lineage was grouped with T. foetidum in Maculatum Glade. All strains in each lineage displayed yellowish white, thin, filamentous colonies on Melin-Norkrans agar medium. Various differences in morphological characteristics of hyphae on pure cultures of various strains were noted, but they were frequently uncommon among strains of the same taxa. Isolation from ectomycorrhizal root tips can be among the effective ways to acquire pure cultures of Tuber strains.
• Effects of soil nutrient availability and ozone on container-grown Japanese larch seedlings and role of soil microbes

  Evgenios Agathokleous, Mitsutoshi Kitao, Masabumi Komatsu, Yutaka Tamai, Hideyuki Saito, Hisanori Harayama, Akira Uemura, Hiroyuki Tobita, Takayoshi Koike

  Journal of Forestry Research 31 6 2295 - 2311 2020年12月 [査読有り]
   

  The interactive effects of ozone, soil nutrient availability and root microorganisms on physiological, growth, and productivity traits were studied for the first time for Japanese larch (Larix kaempferi) seedlings grown in containers over a growing season, using a free air ozone-concentration enrichment exposure system. High nutrient availability altered leaf and root nutrient dynamics and enhanced plant growth; however, it also enhanced seedling susceptibility to damping-off disease compared to low nutrient availability. Negative effects of elevated ozone, as compared with ambient ozone, on leaf gas exchange and plant stem form were neither offset nor exacerbated by soil nutrient availability and root colonizers. Such negative effects suggest that elevated ozone may have implications for ecological health even when plant vigor is limited by factors other than ozone. Inoculation of roots with ectomycorrhizae had negligible influence on the effects of either soil nutrient availability or ozone. However, this lack of effect may be upon impeded formation of complete mycorrhizal root tips due to factors other than the manipulated variables. B and Na appeared to have an important role in stress responses, so further studies to examine their link with physiological mechanisms as a function of time. This study provides an important perspective for designing forestry practices to enhance seedling health.
• 2000年に噴火した有珠山の噴出物堆積地における大型菌類の発生消長

  小長谷啓介, 宮本敏澄, 玉井 裕, 矢島 崇

  日本菌学会会報 61 2 81 - 90 2020年11月 [査読有り]
  
• Evaluating Soil–Root Interaction of Hybrid Larch Seedlings Planted under Soil Compaction and Nitrogen Loading

  Tetsuto Sugai, Satoko Yokoyama, Yutaka Tamai, Hirotaka Mori, Enrico Marchi, Toshihiro Watanabe, Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike

  Forests 11 9 947 - 947 2020年08月29日 [査読有り]
   

  Although compacted soil can be recovered through root development of planted seedlings, the relationship between root morphologies and soil physical properties remain unclear. We investigated the impacts of soil compaction on planted hybrid larch F1 (Larix gmelinii var. japonica×L. kaempferi, hereafter F1) seedlings with/without N loading. We assumed that N loading might increase the fine root proportion of F1 seedlings under soil compaction, resulting in less effects of root development on soil recovery. We established experimental site with different levels of soil compaction and N loading, where two-year-old F1 seedlings were planted. We used a hardness change index (HCI) to quantify a degree of soil hardness change at each depth. We evaluated root morphological responses to soil compaction and N loading, focusing on ectomycorrhizal symbiosis. High soil hardness reduced the total dry mass of F1 seedlings by more than 30%. Significant positive correlations were found between HCI and root proportion, which indicated that F1 seedling could enhance soil recovery via root development. The reduction of fine root density and its proportion due to soil compaction was observed, while these responses were contrasting under N loading. Nevertheless, the relationships between HCI and root proportion were not changed by N loading. The relative abundance of the larch-specific ectomycorrhizal fungi under soil compaction was increased by N loading. We concluded that the root development of F1 seedling accelerates soil recovery, where N loading could induce root morphological changes under soil compaction, resulting in the persistent relationship between root development and soil recovery.
• Effects of biochar and litter on water relations of Japanese black pine (Pinus thunbergii) seedlings

  Saki Fujita, Hanami Watanabe, Vitas Marozas, Yutaka Tamai, Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike

  Journal of Forest Research 25 2 76 - 82 2020年03月03日 [査読有り]
  
• Comparison of Mycelial Growth of Different Tricholoma matsutake Strains in Soil Medium at Varying Temperatures

  Maki Narimatsu, Muneyoshi Yamaguchi, Takashi Yamanaka, Seiki Gisusi, Tomonori Azuma, Yutaka Tamai, Tohru Fujita, Masataka Kawai

  Asian Journal of Biotechnology and Bioresource Technology 5 1 - 8 Sciencedomain International 2019年11月20日 [査読有り]
   

  Aims: To investigate the effect of temperature on the mycelial growth of the highly prized mushroom, Tricholoma matsutake, in soil medium. Methodology: Seven strains of T. matsutake collected from different areas of Japan were incubated in soil medium at 5, 10, 15, 20, 25, and 30°C for 89 day. After incubation, the linear growth of mycelia from the inoculum was measured on vertical lines under a dissecting microscope and classified by the cultivation day number to obtain the growth rate in each vial. The mycelial densities in the soil medium in all the vials were analyzed using qPCR to determine the mycelial biomass. Results: The mycelial growth of T. matsutake strains was mainly observed at 5–25°C. The optimum temperatures for linear mycelial growth and for the increase in mycelial density were 19.6°C and 17.6°C, respectively. These values were lower than those reported previously for T. matsutake grown on agar medium or in liquid medium. These optimum temperatures showed no clear relationship with the mean air temperature at the site of strain collection. Conclusion: It can be suggested that a temperature around 18°C is suitable for cultivation of T. matsutake mycelia in the soil medium.
• トドマツ林分内におけるマツタケ発生地のシロ土壌環境

  宜寿次盛生, 東 智則, 由田茂一, 米山彰造, 原田 陽, 津田真由美, 玉井 裕

  日本菌学会会報 60 2 43 - 48 日本菌学会 2019年11月 [査読有り]
   

  北海道におけるマツタケ発生地の特性を把握するために，マツタケの発生が見られるトドマツ人工林で本菌が作るシロ周辺の土壌環境を調査し，未発生林の土壌環境と比較した．その結果，マツタケが発生しない林地の土壌に比べて，シロ周辺ではpHおよび微生物量（cfu）の値が低い傾向が見られた．また，厳冬期には気温が−20℃を下回るものの，林床は積雪に覆われているため，土壌温度は0℃以上で維持されていた．
• Comparison of the Ability of Several White-rot Fungi to Biobleach Acacia Oxygen-delignified Kraft Pulp

  Sitompul Afrida, Toshihiro Watanabe, Yutaka Tamai

  Asian Journal of Biotechnology and Bioresource Technology 5 3 1 - 10 2019年10月15日 [査読有り]
   

  Previous screening analyses demonstrated that the in vivo biobleaching activities of the white-rot fungi Irpex lacteus KB-1.1 and Lentinus tigrinus LP-7 are higher than those of Phanerochaete chrysosporium and Trametes versicolor. The purpose of the current study was to examine the production of extracellular enzymes of these four white-rot fungi grown on three types of low-cost media containing agricultural and forestry waste, and to evaluate the ability of the produced extracellular enzymes to biobleach Acacia oxygen-delignified kraft pulp (A-OKP). The biobleaching activity of extracellular fractions of I. lacteus, L. tigrinus, T. versicolor, and P. chrysosporium cultures was the most pronounced after 3 days of incubation with Acacia mangium wood powder supplemented with rice bran and 1% glucose (WRBG) with resultant Kappa number reduction of 4.4%, 6.7%, 3.3%, and 3.3%, respectively. Therefore, biobleaching ability of I. lacteus and L. tigrinus have been shown to be higher than of T. versicolor and P. chrysosporium, both in vivo and in vitro.
• Use of DNA sequence data to identify wood-decay fungi likely associated with stem failure caused by windthrow in urban trees during a typhoon

  Yoshie Fukui, Toshizumi Miyamoto, Yutaka Tamai, Akio Koizumi, Takashi Yajima

  Trees 32 4 1147 - 1156 2018年08月 [査読有り]
  
• Effects of simulated nitrogen deposition on ectomycorrhizae community structure in hybrid larch and its parents grown in volcanic ash soil: The role of phosphorous

  Xiaona Wang, Evgenios Agathokleous, Laiye Qu, Saki Fujita, Makoto Watanabe, Yutaka Tamai, Qiaozhi Mao, Akihiro Koyama, Takayoshi Koike

  Science of The Total Environment 618 905 - 915 2018年03月 [査読有り]
  
• ベッコウタケ接種に対する生立木樹幹二次木部の反応

  Ueta Mikio, Hori Chiaki, Tamai Yutaka, Yamagishi Yusuke, Miyamoto Toshizumi, Sano Yuzou

  MOKUZAI GAKKAISHI 64 1 1 - 9 2018年 [査読有り][通常論文]
   

  This study aimed to clarify the factors that influence tree susceptibility to infection by the white-rot fungus Perenniporia fraxinea, by inoculating it into stems of four tree species at butt and breast height, and comparing the alterations in the xylem three to five months after inoculation. The four tree species include Robinia pseudoacacia, Cerasus sargentii, Ulmus davidiana var. japonica and Picea glehnii; the former two species are easily infected by this fungus, whereas the latter two species are not. Polymerase chain reaction (PCR) analysis detected the inoculated fungus only in the butt xylem of R. pseudoacacia and C. sargentii and the cell walls in the butt xylem tissues of these species were eroded by hyphae. Other xylem alterations (e.g., water accumulation and cell occlusion) differed among tree species, whereas no apparent difference was observed between butt and breast height. For example, water accumulation occurred in the discolored wood tissues around the inoculated holes in both R. pseudoacacia and U davidiana var. japonica, while dehydration occurred in the light-colored wood tissues around the inoculated hole in P. glehnii. In the vicinity of the inoculation holes, resin deposits formed in P. glehnii, whereas cell occlusions by tyloses/gums occurred in the other three species. These results suggest that susceptibility to P. fraxinea infection differs not only among tree species but also between heights above ground. It is likely that no particular response to fungal inoculation in the xylem tissues of these four tree species is closely associated with their susceptibility to the infection by P. fraxinea.
• A pronounced improvement of the kappa number reduction and pulp properties associated with the use of extracellular enzymes secreted by selected fungal strains

  Sitompul Afrida, Toshihiro Watanabe, Yutaka Tamai

  BioResources 12 4 8272 - 8285 2017年11月01日 

  A combination of extracellular enzymes secreted by Irpex lacteus KB-1.1 and Lentinus tigrinus LP-7 showed promising results in the reduction of kappa number of Acacia oxygen-delignified kraft pulp (A-OKP) in previous studies. However, the observed Kappa number reduction was low, and the bleaching process required further optimization. In the current study, the A-OKP was treated with a combination of extracellular enzymes of I. lacteus and L. tigrinus, with a subsequent alkaline peroxide extraction, which significantly improved the Kappa number reduction. The maximum achieved Kappa number reduction was 26%. The effects of static incubation and sterilization of the extracellular enzymes on biobleaching process were evaluated. Compared with a static biobleaching, biobleaching with shaking shortened the required incubation time required from 3 to 1 d. The utility of extracellular enzymes was tested with and without sterilization no significant differences in Kappa number reduction, brightness, and physical properties of the pulp were observed. The physical properties of all pulp samples were improved following the enzymatic treatment. Furthermore, a low-cost medium containing wood powder supplemented with rice bran and palm sugar (WRBP) was used for the production of enzymes for biobleaching of A-OKP.
• Optimization of simultaneous saccharification and fermentation conditions with amphipathic lignin derivatives for concentrated bioethanol production

  Ningning Cheng, Keiichi Koda, Yutaka Tamai, Yoko Yamamoto, Taichi E. Takasuka, Yasumitsu Uraki

  BIORESOURCE TECHNOLOGY 232 126 - 132 2017年05月 [査読有り][通常論文]
   

  Amphipathic lignin derivatives (A-LDs) prepared from the black liquor of soda pulping of Japanese cedar are strong accelerators for bioethanol production under a fed-batch simultaneous enzymatic saccharification and fermentation (SSF) process. To improve the bioethanol production concentration, conditions such as reaction temperature, stirring program, and A-LDs loadings were optimized in both small scale and large scale fed-batch SSF. The fed-batch SSF in the presence of 3.0 g/L A-LDs at 38 degrees C gave the maximum ethanol production and a high enzyme recovery rate. Furthermore, a jar-fermenter equipped with a powerful mechanical stirrer was designed for 1.5 L-scale fed-batch SSF to achieve rigorous mixing during high substrate loading. Finally, the 1.5 L fed-batch SSF with a substrate loading of 30% (w/v) produced a high ethanol concentration of 87.9 g/L in the presence of A-LDs under optimized conditions. (C) 2017 The Authors. Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
• Association of amphipathic lignin derivatives with cellobiohydrolase groups improves enzymatic saccharification of lignocellulosics

  Yoko Yamamoto, Ningning Cheng, Keiichi Koda, Kiyohiko Igarashi, Yutaka Tamai, Yasumitsu Uraki

  CELLULOSE 24 4 1849 - 1862 2017年04月 [査読有り][通常論文]
   

  Amphipathic lignin derivatives (ALDs), prepared from hardwood acetic acid lignin and softwood soda lignin via coupling with a mono-epoxylated polyethylene glycol, have been reported to improve the enzymatic saccharification efficiency of lignocellulose while maintaining significant residual cellulase activity after saccharification. We previously demonstrated that the effect of ALDs was caused by a direct interaction between ALDs and Cel6A (or CBH II). In this study, a different ALD was prepared from softwood kraft lignin in addition to aforementioned ALDs. The interactions between all the ALDs and the enzymes other than Cel6A, such as Cel7A and Cel7B, in a cellulase cocktail were investigated using surface plasmon resonance. The kraft lignin-based ALD showed the highest residual cellulase activity among all ALDs and an improved cellulolytic enzyme efficiency similar to those of the other ALDs. All ALDs were found to directly associate with major enzymes in the cellulase cocktail, Cel6A and Cel7A (or CBH I), but not with Cel7B (or EG I). In addition, the ALDs showed a much higher affinity to amino groups than to hydroxy and carboxy groups. In contrast, polyethylene glycol (molecular mass 4000 Da), one part of the ALD and a previously reported enzymatic saccharification enhancer, did not adsorb onto any enzymes in the cellulase cocktail or the amino group. Size exclusion chromatography demonstrated that the ALDs formed self-aggregates in both water and chloroform; the formation process in the latter was especially unique. Therefore, we conclude that the high residual cellulase activity is attributed to the direct association of ALD aggregates with the CBH group.
• Ectomycorrhizal fungal communities associated with Quercus dentata in a coastal broadleaf forest

  H. Arai, Y. Tamai, T. Yajima, K. Obase, T. Miyamoto

  MYCOSPHERE 8 4 561 - 567 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  Coastal forests are exposed to high salinity and drought stress, and plant growth is restricted under such harsh conditions. Quercus dentata is one of the most common species in coastal forests in northern Japan. We investigated the changing vegetation in a coastal forest, shoreline to inland, and examined the ectomycorrhizal (ECM) fungal communities associated with Q. dentata. We aimed to determine whether the ECM changes corresponded with the changes in vegetation. More than 300 m inland, broadleaf trees such as Q. dentata were dominant. An almost pure Q. dentata stand was formed in the area closest to the shoreline. By contrast, as the forest moved inland, the occurrence of other tree species increased and the density of Q. dentata gradually decreased, respectively. In the areas that were furthest inland, Q. dentata, Q. crispula, Acer mono, and Tilia japonica were equally dominant. Five sampling plots (20 m x 20 m, each) were set up in the forest 100 m apart, and soil cores (including the fine roots of Q. dentata) were sampled in each plot. The total ECM colonization rate was > 98% in each sampling plot. Morphological characterization and DNA sequencing of the root tips identified six taxa (Tomentella sp., Russula spp., Tricholoma sp., Hebeloma sp. and Boletales sp.). Tomentella sp. was relatively abundant near the shoreline and its abundance decreased as the density of Q. dentata decreased inland. Conversely, Russula sp. increased as the forest moved inland.
• Ectomycorrhizal colonization and growth of the hybrid larch F-1 under elevated CO2 and O-3

  Xiaona Wang, Laiye Qu, Qiaozhi Mao, Makoto Watanabe, Yasutomo Hoshika, Akihiro Koyama, Korin Kawaguchi, Yutaka Tamai, Takayoshi Koike

  ENVIRONMENTAL POLLUTION 197 116 - 126 2015年02月 [査読無し][通常論文]
   

  We studied the colonization of ectomycorrhizal fungi and species abundance of a hybrid larch (F-1) under elevated CO2 and O-3. Two-year-old seedlings were planted in an Open-Top-Chamber system with treatments: Control (O-3 < 6 nmol/mol), O-3 (60 nmol/mol), CO2 (600 mu mol/mol), and CO2 + O-3. After two growing seasons, ectomycorrhiza (ECM) colonization and root biomass increased under elevated CO2. Additionally, O-3 impaired ECM colonization and species richness, and reduced stem biomass. However, there was no clear inhibition of photosynthetic capacity by O-3. Concentrations of Al, Fe, Mo, and P in needles were reduced by O-3, while K and Mg in the roots increased. This might explain the distinct change in ECM colonization rate and diversity. No effects of combined fumigation were observed in any parameters except the P concentration in needles. The tolerance of F-1 to O-3 might potentially be related to a shift in ECM community structure. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
• ニセアカシア落葉と炭の添加がクロマツ苗木の水分生理状態に与える影響ーマツ 材線虫病の耐性に注目してー

  渡辺 花観, 藤田 早紀, 孟 凡康, 玉井 裕, 斎藤 秀之, 渋谷 正人, 小池 孝良

  日本森林学会大会発表データベース 126 0 255 - 255 日本森林学会 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  マツマツ材線虫病により海岸林クロマツは激害を受け、機能低下が危惧されて久しい中、その耐病性の知見収集が必要である。健全な水分生理状態が保たれるクロマツは潜在的抵抗性が高いことが報告されている。水分維持には水分吸収を助ける菌根形成が影響するため、菌根形成を促進させ、耐性を高め被害を軽減できる可能性が考えられる。
  クロマツの菌根形成には、土壌の富栄養化やpH低下をもたらすニセアカシア落葉（阻害因子）と、細根誘引やpH上昇の効果がある炭（促進因子）の影響が示唆されている。本研究では、ニセアカシア落葉と炭が菌根形成及び水分生理状態に与える影響を明らかにすることを目的とし、操作実験を行なった。
  温室環境下にて4処理（対照、落葉、施炭、落葉及び施炭）を設けクロマツ苗木を植え付け、約一年生育させた。施炭を行った二つの処理で有意に針葉の水ポテンシャルが高かった。しかし菌根形成率は全ての処理で98%以上と、差は見られなかった。相対細根量（細根乾重/全乾重）と水ポテンシャルで相関分析を行った結果、高い正の相関がみられた。施炭により細根の発達が促進され、菌根量増加によって良好な水分維持がみられたものと思われた。
• Amphipathic lignin derivatives to accelerate simultaneous saccharification and fermentation of unbleached softwood pulp for bioethanol production

  Ningning Cheng, Yoko Yamamoto, Keiichi Koda, Yutaka Tamai, Yasumitsu Uraki

  BIORESOURCE TECHNOLOGY 173 104 - 109 2014年12月 [査読有り][通常論文]
   

  Amphipathic lignin derivatives (A-LDs) were already demonstrated to improve enzymatic saccharification of lignocellulose. Based on this knowledge, two kinds of A-LDs prepared from black liquor of soda pulping of Japanese cedar were applied to a fed-batch simultaneous saccharification and fermentation (SSF) process for unbleached soda pulp of Japanese cedar to produce bioethanol. Both lignin derivatives slightly accelerated yeast fermentation of glucose but not inhibited it. In addition, ethanol yields based on the theoretical maximum ethanol production in the fed-batch SSF process was increased from 49% without A-LDs to 64% in the presence of A-LDs. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
• Biobleaching of Acacia kraft pulp with extracellular enzymes secreted by Irpex lacteus KB-1.1 and Lentinus tigrinus LP-7 using low-cost media

  Sitompul Afrida, Yutaka Tamai, Toshihiro Watanabe, Mitsuru Osaki

  WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY 30 8 2263 - 2271 2014年08月 [査読有り][通常論文]
   

  The white-rot fungi Irpex lacteus KB-1.1 and Lentinus tigrinus LP-7 have been shown in previous studies to have high biobleaching activity in vivo. The aim of this study was to investigate the activities and stabilities of extracellular enzymes, prepared from I. lacteus and L. tigrinus culture grown in three types of economical media of agricultural and forestry wastes, for biobleaching of Acacia oxygen-delignified kraft pulp using kappa number reduction as an indicator of delignification. After 3 days of incubation, the extracellular enzymes preparations from I. lacteus and L. tigrinus cultures in media of Acacia mangium wood powder supplemented with rice bran and addition 1 % glucose (WRBG), resulted in significant decrease of 4.4 and 6.7 %, respectively. A slightly higher kappa number reduction (7.4 %) was achieved with the combine extracellular enzymes from I. lacteus and L. tigrinus. One of the strategies for reducing the cost of enzyme production for treatment processes in the pulp and paper industry is the utilization of agricultural and forestry waste. Thus, WRBG has potential as a culture medium for producing stable lignolytic enzymes simply and economically.
• Relationship between intraspecific variations and host insects of Ophiocordyceps nutans collected in Japan

  Fumito Sasaki, Toshizumi Miyamoto, Aki Yamamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  MYCOSCIENCE 53 2 85 - 91 2012年03月 

  To investigate the host specificity of Ophiocordyceps nutans against hemipteran insects in the wild, we determined the relationship between host species and rDNA-internal transcribed spacer (ITS) variation in O. nutans. The analyzed fungal specimens infected 16 host species belonging to four families of Hemiptera. The molecular phylogenetic analysis revealed that O. nutans can be classified into two types corresponding to their host families. The genetic distance values between the two types were very remote (> 0.084), and the strains of O. nutans that parasitized Halyomorpha halys and Plautia crossota stali, well-known insect pests, formed a subclade. The results suggest that O. nutans should have host specificity which can be valuable for developing biological control agents against specific hemipteran insects.
• Fabrication of honeycomb-patterned cellulose material that mimics wood cell wall formation processes

  Yasumitsu Uraki, Yutaka Tamai, Takuro Hirai, Keiichi Koda, Hiroshi Yabu, Masatsugu Shimomura

  MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS 31 6 1201 - 1208 2011年08月 [査読有り][通常論文]
   

  Wood cell wall, composed of polysaccharides (cellulose and hemicelluloses) and an aromatic polymer (lignin), exhibits a honeycomb-like alignment. We have been making attempts to fabricate cellulose-based materials to reconstruct these wood components artificially, mimicking their formation processes. Those attempts are aiming not only at better understanding of the significance and the function of each wood component, but also at providing a novel, biomass-based polymer material with functionality. This article outlines a protocol to prepare honeycomb-patterned cellulose films with two different polymorphisms, carrying different pore sizes, as a basic framework of the artificial cell wall structure. It also illustrates the effect of the presence of hemicellulose and lignin on the physical property of the honeycomb-patterned cellulose films, when they were adsorbed onto the films. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
• Ectomycorrhizal fungi promote growth of Shorea balangeran in degraded peat swamp forests

  Maman Turjaman, Erdy Santoso, Agung Susanto, Sampang Gaman, Suwido H. Limin, Yutaka Tamai, Mitsuru Osaki, Keitaro Tawaraya

  WETLANDS ECOLOGY AND MANAGEMENT 19 4 331 - 339 2011年08月 

  Shorea balangeran is an important component of peat swamp forests in Southeast Asia and is an important source of timber. However, S. balangeran has been decreasing in number due to overexploitation. The objective of this study was to investigate the effect of inoculation of native ectomycorrhizal (ECM) fungi on growth of S. balangeran in degraded peat swamp forest. Spores of Boletus sp., Scleroderma sp., and Strobilomyces sp. were collected from natural peat swamp forest in Indonesia. Seedlings of S. balangeran were inoculated with or without (control) spores and grown in sterilized peat soil under nursery conditions for 6 months. Then, the seedlings were transplanted into a degraded peat swamp forest and grown for 40 months. ECM colonization was 59-67% under nursery conditions and increased shoot height and weight. Shoot height, stem diameter, and survival rates were higher in inoculated seedlings than in control 40 months after transplantation. The results suggest that inoculation of native ECM fungi onto native tree species is useful for reforestation of degraded peat swamp forests.
• Screening of white rot fungi for biobleaching of Acacia oxygen-delignified kraft pulp

  Sitompul Afrida, Yutaka Tamai, Toshihiro Watanabe, Mitsuru Osaki

  WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY 25 4 639 - 647 2009年04月 [査読有り][通常論文]
   

  To reduce the levels of chlorine-based chemicals in Acacia kraft pulp, we sought to isolate white rot fungus strains that could be used for biobleaching. For this purpose, we collected 600 fungal sources from Indonesia and subjected them to a three-step screening method. The first step involved culturing the strains on Acacia mangium wood powder, guaiacol and agar (WGA) medium. Of the 600 sources, 258 strains grew on WGA medium and generated a red color. The second step revealed that 31 of the 258 strains could degrade extractive-free A. mangium wood powder. The third step examined the ability of the strains to bleach A. mangium oxygen-delignified kraft pulp (A-OKP) under various pH conditions and showed that five strains could biobleach A-OKP at pH 5, 6, and 8. In contrast, the biobleaching abilities of Trametes versicolor and Phanerochaete chrysosporium, which served as standards, were much lower than those of the five new strains, particularly at pH 8. These five strains may be useful for biobleaching of A-OKP.
• Mycorrhizal synthesis of four ectomycorrhizal fungi in potted Populus maximowiczii seedlings

  Keisuke Obase, Yutaka Tamai, Takashi Yajima, Toshizumi Miyamoto

  MYCOSCIENCE 50 2 143 - 145 2009年03月 [査読有り][通常論文]
   

  Ectomycorrhizal (ECM) syntheses between four ECM fungi, Laccaria amethystina, Hebeloma mesophaeum, Thelephora terrestris, and Tomentella sp., and Populus maximowiczii seedlings that are known to form ECM at a denuded area of Mt. Usu were performed in volcanic debris in a controlled growth chamber. The percentage of ECM colonization and seedling growth were determined 3 months after inoculation. Seedlings were successfully colonized by the inoculated ECM fungi with low contamination ratios. Seedling height and biomass were larger in the inoculated seedlings than in the control, although the effects of inoculation on seedling growth varied with the ECM fungus.
• Morphological and genetic characteristics of the entomopathogenic fungus Ophiocordyceps nutans and its host insects

  Fumito Sasaki, Toshizumi Miyamoto, Aki Yamamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  MYCOLOGICAL RESEARCH 112 1241 - 1244 2008年10月 [査読有り][通常論文]
   

  We examined the morphology, genetic variation, and insect host species of the fungus Ophiocordyceps nutans. Fifty-two fruit bodies collected in Hokkaido, Japan, were grouped by host species, and 19 samples were analysed. The ranges of the lengths and breadths of all fruit body parts were similar among host groups. In the genetic analysis, the 5.8S rDNA region showed completely identical sequences, although differences of up to six nucleotides were recognized in the ITS regions. The distance values between our samples using the Kimura two-parameter model were lower than 0.007. Thus, the O. nutans examined here were concluded to form a closely related group with little detectable variability that parasitized nine hemipteran species. (c) 2008 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
• Mycorrhizal colonization status of plant species established in an exposed area following the 2000 eruption of Mt. Usu, Hokkaido, Japan

  Keisuke Obase, Yutaka Tamai, Takashi Yajima, Toshizumi Miyamoto

  LANDSCAPE AND ECOLOGICAL ENGINEERING 4 1 57 - 61 2008年05月 [査読有り][通常論文]
   

  We investigated the ectomycorrhizal (ECM) and arbuscular mycorrhizal (AM) colonization status of plant seedlings that established in areas devastated by the eruption in March 2000 of Mt. Usu, Hokkaido, Japan. In 2005, we estimated the mycorrhizal colonization ratios and frequencies in seedlings of twelve herbaceous and seven woody plant species. Although arbuscular mycorrhizas were found to colonize Equisetum arvense and Polygonum sachalinense, they were presented at very low frequencies and colonization ratios. Other herbaceous plants exhibited higher frequencies of AM associations and either AM and/or ECM fungal associations were observed in all of the woody plant seedlings investigated. The dominant woody plant species (Populus maximowiczii, Salix sachalinensis and Salix hultenii var. angustifolia) associated mainly with ECM fungi and exhibited variable associations with AM fungi. Mycorrhizal associations were common and significant events for plant establishment, even in the early stages of the revegetation process.
• Cordyceps nutansの分子系統に基づいた特異的PCRプライマーの作成

  佐々木 史, 玉井 裕, 山本 亜生, 宮本 敏澄, 矢島 崇

  日本菌学会大会講演要旨集 52 103 - 103 日本菌学会 2008年 

  Cordyceps nutans Pat.はカメムシ類にのみ寄生を行なうとされている冬虫夏草菌であるが，寄生されるカメムシ類の種についての報告は少なく，カメムシ目レベル以下の寄主特異性に関しては全く明らかにされていない．本研究ではC. nutansのrDNA-ITS領域の変異と寄主の種との関連性の検討を行なった．さらに，得られた結果に基づき，C. nutans特異的PCRプライマーを設計した．北海道苫小牧および江別，山形，福島，京都，鹿児島より採取された56系統のC. nutansを供試し，各子実体の寄主となっていたカメムシの種を同定した．プライマーセットITS1fおよびITS4を用いて5.8S rDNAを含むITS領域をシーケンシングし，得られた配列についてKimura 2-parameter modelにより遺伝的距離を算出後，近隣結合法で系統樹を作成した．さらにシーケンスで得た他種の昆虫病原性糸状菌の同領域配列を参照し，C. nutansに特異的な配列部分よりプライマーの設計を行なった．56系統のC. nutansの寄主となっていたカメムシ類は4科10属15種に分類された．系統樹には遺伝的距離が0.090以上離れた二つのクレードが形成された．各クレードでC. nutansの寄主は異なり，片側のクレードに属するC. nutansはヘリカメムシ科カメムシに選択的に寄生を行ない (Type 1)，他方のクレードに属するC. nutansはその他の科のカメムシに寄生を行なっていた (Type 2)．ヘリカメムシ科カメムシは，主に草本植物の茎より吸汁を行なう草地性のカメムシであり，Type 2の寄主となる樹上で生活を行なうことの多いカメムシとはハビタットや吸汁対象がやや異なる．この結果から，ITS領域内にType 2にのみアニーリングサイトを持つフォワードプライマーと，両タイプにアニーリングサイトを持つリバースプライマーを作成し，その選択性を確認した．
• Mycorrhizal associations in woody plant species at the Mt. Usu volcano, Japan.

  Obase Keisuke, Tamai Yutaka, Yajima Takashi, Miyamoto Toshizumi

  Mycorrhiza 17 3 209 - 215 Springer Berlin / Heidelberg 2007年05月 

  We investigated the association between ectomycorrhizal (ECM) and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and pioneer woody plant species in areas devastated by the eruption of Mt. Usu, Japan, in 2000. We observed eight woody plant species at the research site, most of which were associated with ECM and/or AM fungi. In particular, dominant woody plant species Populus maximowiczii, Salix hultenii var. angustifolia and Salix sachalinensis were consistently associated with ECM fungi and erratically associated with AM fungi. We found one to six morphotypes in the roots of each ECM host and, on average, two in the roots of each seedling, indicating low ECM fungal diversity. ECM colonization ranged from 17 to 42% of root tips. Using morphotyping and molecular analyses, 15 ECM fungi were identified. ECM fungi differed greatly between hosts. However, Laccaria amethystea, Hebeloma mesophaeum, Thelephora terrestris and other Thelephoraceae had high relative colonization, constituting the majority of the ECM colonization in the roots of each plant species. These ECM fungi may be important for the establishment of pioneer woody plant species and further revegetation at Mt. Usu volcano.
• 有珠山火山性荒廃地で確認された外生菌根菌がドロノキの成長に与える影響

  小長谷 啓介, 玉井 裕, 矢島 崇, 宮本 敏澄

  日本森林学会大会発表データベース 118 94 - 94 日本森林学会 2007年
• 北海道渡島駒ヶ岳におけるカラマツの定着と外生菌根形成

  宇佐美 ほろか, 玉井 裕, 矢島 崇, 宮本 敏澄

  日本森林学会大会発表データベース 118 93 - 93 日本森林学会 2007年
• 数種の樹木種子における暗色雪腐病菌感染による種子活力の変化

  近藤 航, 宮本 敏澄, 佐野 雄三, 玉井 裕, 矢島 崇

  日本森林学会大会発表データベース 118 638 - 638 日本森林学会 2007年
• Pileus differentiation and pileus-specific protein expression in Flammulina velutipes

  Yuichi Sakamoto, Akira Ando, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  FUNGAL GENETICS AND BIOLOGY 44 1 14 - 24 2007年01月 [査読有り][通常論文]
   

  Fruiting bodies of Flammulina velutipes formed under complete darkness had a poorly developed pileus on top (pinhead fruiting body), and lacked a hymenium. Upon light stimulation, the pileus immediately began to develop on the apical region of the pinhead fruiting body. Swelling of the apical region caused by cell division was observed 2 days after light treatment; at day 4, the junction fracture between the pileus and stipe, and formation of the hymenium primordia were observed; at 6 days, gills were observed. We identified a cell wall-associated protein (PSH) that was specifically induced in the pileus, but not in the stipe, following light treatment of the pinhead fruiting body. Cloning and sequence analysis of the gene encoding PSH (psh) revealed a motif in the C-terminal region of the predicted amino acid sequence that was similar to hydrophobin. The level of transcription of psh was low in the stipe, but it was expressed at a high level in the pileus of the normal fruiting body. Transcription was also low in pinhead fruiting bodies, but increased after light treatment. These results indicate that psh is specifically expressed during pileus differentiation induced by light stimulation. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.
• Arbuscular mycorrhizal fungi increased early growth of two nontimber forest product species Dyera polyphylla and Aquilaria filaria under greenhouse conditions

  Maman Turjaman, Yutaka Tamai, Erdy Santoso, Mitsuru Osaki, Keitaro Tawaraya

  MYCORRHIZA 16 7 459 - 464 2006年10月 

  Nontimber forest products (NTFPs) represent an important source of income to millions of people in tropical forest regions, but some NTFP species have decreased in number and become endangered due to overexploitation. There is increasing concern that the planting stocks of Dyera polyphylla and Aquilaria filaria are not sufficient to sustain the yield of NTFPs and promote forest conservation. The objective of this study was to determine the effect of two arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, Glomus clarum and Gigaspora decipiens, on the early growth of two NTFP species, D. polyphylla and A. filaria, under greenhouse conditions. The seedlings of both species were inoculated with G. clarum or G. decipiens, or uninoculated (control) under greenhouse conditions. Percentage of AM colonization, plant growth, survival rate, and nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations were measured after 180 days of growth. The percentage of AM colonization of D. polyphylla and A. filaria ranged from 87 to 93% and from 22 to 39%, respectively. Colonization by G. clarum and G. decipiens increased plant height, diameter, and shoot and root dry weights. Shoot N and P concentrations of the seedlings were increased by AM colonization by as much as 70-153% and 135-360%, respectively. Survival rates were higher in the AM-colonized seedlings at 180 days after transplantation than in the control seedlings. The results suggest that AM fungi can accelerate the establishment of the planting stocks of D. polyphylla and A. filaria, thereby promoting their conservation ecologically and sustaining the production of these NTFPs economically.
• Inocybe nitidiuscula, new to Japan

  Keisuke Obase, Takahito Kobayashi, Toshizumi Miyamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  Mycoscience 47 5 293 - 297 2006年 [査読有り][通常論文]
   

  A species of the genus Inocybe, which has not been recorded previously in Japan, is described and illustrated as a new record. Inocybe nitidiuscula (Britzelm.) Sacc. belongs to the subgenus Inocibium (Earle) Singer. © 2006 The Mycological Society of Japan and Springer-Verlag.
• Optimum temperature and pH for mycelial growth of Cordyceps nutans Pat. (Ascomycetes)

  Fumito Sasaki, Toshizumi Miyamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  International Journal of Medicinal Mushrooms 7 1-2 301 - 304 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  Cordyceps nutans Pat. is an entomopathogenitic Ascomycete belonging to the family Clavicipitaceae and is parasitic on hemipteran insects. Very few investigations have been made with this fungus. C. nutans grows very slowly. Thus, further evaluation of culture conditions was necessary. In this research, we examined optimum temperature and pH for mycelial growth of C. nutans. In order to find the optimal culture temperature for growth, three strains were incubated at 5, 10, 15, 20, 25, 30, and 35 °C in darkness for 3 months, with six repetitions. Seven initial pH conditions of the media were adjusted by using 1 N HCl or KOH, and set at every 1.0 pH level from 5.0 to 11.0. Cultures were incubated at 25 °C for 3 months in replicates of six. Mycelial growth was observed at 10-25 °C and was greater at 20 and 25 °C. At 5, 30, and 35 °C, mycelial growth was not observed in any of the strains. Mycelial growth was observed at pH levels from 6.0 to 11.0 and not observed at pH 5.0. The overall tendency was that the strains grew relatively well in neutral to weak alkaline pH levels (pH 7.0-9.0) compared with acidic pH levels, but colonies were sparse. © 2005 by Begell House, Inc.
• Isolation of vegetable wasps and plant worms, Cordyceps nutans, from fruit-body tissue.

  Fumito Sasaki, Toshizumi Miyamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  Journal of invertebrate pathology 85 2 70 - 3 2004年02月 

  We isolated Cordyceps nutans from the stipe and abdominal tissues of fruit bodies using a surface sterilization method. Hyphal growth was observed in inocula from both the stipe and abdominal tissue. Some strains from discharged ascospores were obtained and colony characteristics were compared to the strains isolated from the tissues. Colonies of isolates from ascospores grew quite slowly. Isolates of 43 from the 52 examined fruit bodies formed colonies similar to those from ascospores. To confirm the success of isolation, we analyzed by PCR-RFLP of the ITS regions of rDNA samples from fruit bodies, isolates from fruit bodies, and isolates from ascospores. All the isolates obtained from stipe and abdominal tissues presented identical patterns. In this study, we report the first successful isolation of C. nutans from fruit-body tissue using a surface sterilization method.
• Influence of light on the morphological changes that take place during the development of the Flammulina velutipes fruit body

  Yuichi Sakamoto, Yutaka Tamai, Takashi Yajima

  Mycoscience 45 5 333 - 339 2004年 [査読有り][通常論文]
   

  We show that fruit bodies of Flammulina velutipes can be induced in complete darkness after a sharp temperature reduction (23° to 16°C). However, the fruit bodies that form in complete darkness have a long stipe with an undeveloped pileus on the top (pinhead fruit bodies) and are thinner and whiter than the normal fruit bodies which are formed in the light. This finding suggests that F. velutipes fruit bodies cannot mature in complete darkness. However, when we irradiated the fruit bodies that had formed in complete darkness, a pileus developed immediately, and 4 days later the separation between the stipe and the pileus could be observed. Immediately after light exposure, the stipe also thickened and became increasingly pigmented. The stipe elongation was inhibited until 8 days after light exposure, although stipe elongation progressed very quickly thereafter. Basidospores were also visible in the gills 8 days after light exposure. We consider that the basidiospore development is involved in this rapid stipe elongation, which aids the effective dispersal of basidiospores.
• Protein expressions during fruit body induction of Flammulina velutipes under reduced temperature

  Y Sakamoto, A Ando, Y Tamai, K Miura, T Yajima

  MYCOLOGICAL RESEARCH 106 222 - 227 2002年02月 [査読有り][通常論文]
   

  The influences of temperature on the fruit body induction of Flammulina velutipes were investigated. The fruit body could be induced after reducing of the ambient temperature under complete darkness, but could not be induced after light irradiation without temperature reduction. Fruit bodies formed under complete darkness elongated without pileus formation (pinhead fruit body). Protein expression patterns were investigated by two-dimensional electrophoresis, and 22 protein spots were found to be newly expressed in the mycelia and fruit bodies after reducing of the ambient temperature, but few protein spots were newly expressed in the mycelia after light irradiation without temperature reduction. Four of the spots had identical N-terminal sequences to polypeptides, Pf1, Pf3, Pfd3, and Pf6 which are previously sequenced as polypeptides expressed specifically during fruit body formation of F. velutipes.
• A gene encoding a hydrophobin, fvh1, is specifically expressed after the induction of fruiting in the edible mushroom Flammulina velutipes

  A Ando, A Harada, K Miura, Y Tamai

  CURRENT GENETICS 39 3 190 - 197 2001年05月 [査読有り][通常論文]
   

  A cDNA clone of the gene fvh1 was previously isolated from a preprimordial cDNA library made from the basidiomycete Flammulina velutipes. Sequence analysis showed that fvh1 encoded for a hydrophobin, a small fungal protein usually secreted by filamentous fungi. FVH1 had a highly conserved arrangement of eight cysteine residues, a putative N-terminal signal sequence and a hydropathy pattern characteristic of class I hydrophobin. A genomic fvh1 clone was isolated from a F. velutipes genomic DNA library and sequenced. Several putative promoter elements and three small introns of fvh1 were identified in this clone. Southern blot analysis of genomic DNA showed that fvh1 was a single copy gene. Northern analysis indicated that fvh1 was specifically and abundantly expressed in mycelia after the induction of fruiting and during fruit body initiation. It was not expressed in mycelia before the induction of fruiting or in mature fruit bodies.
• Isolation and characterization of a novel anionic peroxidase cDNa found in poplar (Populus nigra) suspension cultured cells

  Yoshiaki Kato, Yoh Sakuma, Tomonori Azuma, Akira Ando, Kiyoshi Miura, Keiji Takabe, Yutaka Tamai

  Journal of Wood Science 47 3 165 - 170 2001年 [査読有り][通常論文]
   

  A cDNA clone from Populus nigra L. var. italica Koehne, denoted PCY2-6, coding for an anionic peroxidase has been isolated, cloned, and characterized. PCY2-6 is 1160 bp long and its deduced product, PnC26, contains 343 amino acid residues. The mature protein has a calculated isoelectric point of 4.09. The protein contains two motifs typical of peroxidase and 10 potential W-glycosylation sites. PnC26 is therefore classified as an anionic peroxidase. The mRNA of the PCY2-6 gene family was detected in immature and mature leaves and in two parts of current-year stems: the shoot tip and the older stem. The mRNA of PCY2-6 gene family was found to localize in the phloem and cortex of the current-year stems. We therefore conclude that expression of the PCY2-6 gene family is related to bark development.
• ELECTROFUSION OF THE AUXOTROPHIC MUTANTS OF RHIZOCTONIA-SOLANI

  T YOKONO, Y TAMAI, K MIURA, T KAYAMA, M HYAKUMACHI

  MOKUZAI GAKKAISHI 34 2 176 - 180 1988年 [査読無し][通常論文]
  

MISC

• カラマツコンテナ苗の成長に及ぼす水分環境の影響

  西井あす香, 菅井徹人, 玉井裕, 斎藤秀之, 澁谷正人, 小池孝良 北方森林研究 (66) 27‐30 2018年02月28日 [査読無し][通常論文]
  
• 未成熟火山灰土を模したどじょうで育成したカラマツ属3種の外生菌根の種多様性(会員研究発表論文)

  王 〓娜, 毛 巧芝, 曲 來葉, 玉井 裕, 渡辺 誠, Koyama Akihiro, 小池 孝良 北方森林研究 (61) 45 -47 2013年02月18日
• Vegetation and Colonization Status of Mycorrhizal and Endophytic Fungi in Plant Species on Acidic Barren at Crater Basin of Volcano Esan in Hokkaido, Japan

  Fukuchi Souta, Obase Keisuke, Tamai Yutaka, Yajima Takashi, Miyamoto Toshizumi Eurasian Journal of Forest Research 14 (1) 1 -11 2011年08月 

  We investigated the colonization status of mycorrhizal and endophytic fungi in roots of plants established on an acidic barren at volcano Esan, Hokkaido, Japan. In total, 87 individuals of 21 plant taxa were investigated in four different vegetation sites and the surrounding area. Ericaceous plants such as Empetrum nigrum var. japonicum, Ledum palustre var. diversipilosum, Vaccinium vitis-idaea var. minus and Loiseleuria procumbens were the main colonizers at the study sites and dominated under even the most severe conditions of low soil moisture and nutrient content. They were associated with ericoid mycorrhizal (ERM) fungi at all vegetation sites and erratically with dark septate endophytic (DSE) fungi. They commonly associated together with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi only at sites where Sasa senanensis dominated. Among the ericaceous plants, only Enkianthus campanulatus associated with AM and DSE fungi and had no associations with ERM fungi. Other herbaceous and woody plants associated commonly with AM or erratically with DSE fungi, except for Carex sp. and Polygonum spp. which erratically associated with AM and DSE fungi. Mycorrhizal associations were common in representative vegetation on the crater basin of Mt. Esan. In particular, ERM associations might play a significant role in invasion and establishment of ericaceous plants, and also in the development of plant communities in the harsh environment at Mt. Esan.
• ブナシメジ菌床栽培における木炭添加の栽培期間の短縮効果

  杉山 諒司, 玉井 裕, 矢島 崇, 宮本 敏澄, 原田 陽 木材学会誌 57 (4) 223 -226 2011年07月25日
• 蛇紋岩土壌に植栽したグイマツ雑種F1の成長と外生菌根形成に対する窒素付加の影響

  笠小春, 渡辺誠, 玉井裕, 小池孝良, 柴田英昭, 高木健太郎, 野村睦 日本森林学会大会学術講演集(CD−ROM) 120th ROMBUNNO.PA3-06 2009年03月25日 [査読無し][通常論文]
  
• 土壌中の炭の分布様式がグイマツ実生の成長へ与える影響(会員研究発表論文)

  小林 真, 金 容爽, 小島 康夫, 玉井 裕, 小池 孝良 日本森林学会北海道支部論文集 (57) 57 -59 2009年02月21日
• Morphological and molecular characterization of Pisolithus occurring in Hokkaido Island, Northern Japan

  Kasuya Maria Catarina Megumi, Coelho Irene da Silva, Tamai Yutaka, MIYAMOTO Toshizumi, YAJIMA Takashi Mycoscience 49 (5) 334 -338 2008年10月25日
• 有珠山噴火跡地におけるヤナギ類稚樹の外生菌根菌相

  小長谷啓介, 玉井裕, 矢島崇, 宮本敏澄 日本森林学会大会学術講演集(CD-ROM) 117th (0) F29 -162 2006年04月03日 [査読無し][通常論文]
  
• 有珠山噴出物堆積地で確認された外生菌根菌

  小長谷啓介, 玉井裕, 矢島崇, 宮本敏澄, YOGANATH Adikari 日本森林学会大会講演要旨集(CD-ROM) 116th (0) 2B21 -216 2005年03月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 噴火3年後の有珠山で確認された実生と菌根の形成状態

  小長谷啓介, YOGANATH A, 宮本敏澄, 玉井裕, 矢島崇 日本林学会大会学術講演集 115th 653 2004年03月20日 [査読無し][通常論文]
  
• Differential protein expression in the fruiting dikaryon and the non-fruiting monokaryon of Flammulina velutipes

  Y Sakamoto, A Ando, Y Tamai, K Miura, T Yajima MYCOLOGICAL RESEARCH 105 (2) 177 -182 2001年02月 [査読無し][通常論文]
   

  Patterns of protein expression in the monokaryons and the derived dikaryon of the basidiomycete Flammulina velutipes were investigated using two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis and silver staining. Over 300 spots were detected on each gel, and 19 proteins were expressed in the dikaryon before fruiting treatment but not expressed in the monokaryon before fruiting treatment. On the of her hand, 9 proteins were expressed in the monokaryon specifically. Newly expressed proteins increased after fruiting treatment (at 7 d and 14 d), but decreased after fruit bodies were formed (at 21 d). The number of newly expressed proteins after the fruiting treatment was similar in the monokaryon. Proteins expressed characteristically were classified into 7 types. The highest number of proteins (13 proteins) were specifically expressed in the dikaryon at 14 d when the fruit-bodies were formed. Twenty-seven proteins were expressed specifically in the fruit body. Fruit body specific proteins Pf1 and Pf3 were sequenced. This revealed Pf1 and Pf3 had amino acid sequences that were similar to each other, as well as a high similarity to the deduced amino acid sequence of the FDS gene isolated from F. velutipes.
• Characterization of proteins expressed abundantly in the fruit-body of Flammulina velutipes

  Yuichi Sakamoto, Tomonori Azuma, Akira Ando, Yutaka Tamai, Kiyoshi Miura Mycoscience 41 (3) 279 -282 2000年06月15日 [査読無し][通常論文]
   

  Chronological changes of protein expression in the vegetative mycelium of Flammulina velutipes and expression of these proteins in the fruit-body were investigated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Four proteins (FBA1-4) expressed abundantly in the fruit-body were found to have different expression patterns in the vegetative mycelium after the fruiting treatment. FBA1-4 had similar amino acid sequences and displayed a high similarity with the deduced amino acid sequence of the C1 cDNA, which has an Arg-Gly-Asp (RGD) cell-attachment sequence. This suggests that FBA 1-4 may have cell-to-cell attachment activity.
• Characterization of proteins expressed abundantly in the fruit-body of Flammulina velutipes

  Yuichi Sakamoto, Tomonori Azuma, Akira Ando, Yutaka Tamai, Kiyoshi Miura Mycoscience 41 (3) 279 -282 2000年06月15日 [査読無し][通常論文]
   

  Chronological changes of protein expression in the vegetative mycelium of Flammulina velutipes and expression of these proteins in the fruit-body were investigated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Four proteins (FBA1-4) expressed abundantly in the fruit-body were found to have different expression patterns in the vegetative mycelium after the fruiting treatment. FBA1-4 had similar amino acid sequences and displayed a high similarity with the deduced amino acid sequence of the C1 cDNA, which has an Arg-Gly-Asp (RGD) cell-attachment sequence. This suggests that FBA 1-4 may have cell-to-cell attachment activity.
• Rapid prediction of native wood pulp properties by Fourier transform Raman spectroscopy

  T Ona, T Sonoda, K Ito, M Shibata, T Kato, Y Ootake, Y Tamai, Y Kojima JOURNAL OF PULP AND PAPER SCIENCE 26 (2) 43 -47 2000年02月 [査読無し][通常論文]
   

  The feasibility of using Fourier transform Raman spectroscopy for rapid assessment of various pulp properties was examined using two Eucalyptus species, including samples of various ages and colours, which are of importance as a plantation source. Pulp properties, namely pulp yield, sheet density, burst factor; breaking length, tear factor; unbleached brightness and Kappa number were measured. The application of 2nd derivatives transformation of Raman spectroscopic data revealed highly significant correlations between measured and Raman predicted values for all traits with correlation coefficient (r) > 0.998 in the calibration (for known samples) and r > 0.882 in the prediction (for unknown samples), respectively. Consequently, this rapid method has suggested its validity for analyzing Eucalyptus native wood meal samples, regardless of their age and colour to assess pulp properties.
• 葉中のフェノール成分によるカバノキ属樹木のケモタキソノミー

  北海道大学農学部付属演習林研究報告 57 (1) 53 -65 2000年 [査読有り][通常論文]
  
• Effect of moisture content of a wood matrix on a small-scale biodegradation system for organic solid waste

  S Horisawa, Y Tamai, Y Sakuma, S Doi, M Terazawa JOURNAL OF WOOD SCIENCE 46 (4) 317 -321 2000年 [査読無し][通常論文]
   

  The optimum working moisture content of a wood matrix for the garbage automatic decomposer-extinguisher (GADE) machine was investigated using a small-scale degradation reactor. A formula feed for rabbits was used as the model waste. The degradation experiment was conducted under controlled conditions such as moisture content, environmental temperature, and airflow rate. The degradation rate was estimated precisely from weight loss and the CO2 evolution rate. The degradation rate were nearly constant at a moisture content of 30%-80% on a wet-weight basis. Microorganisms from the environment propagated in the reactor with no inoculums added. The number of microorganisms showed a trend similar to that of the degradation rate. The microorganism community changed according to the moisture content of the matrix and were considered to attain a constant degradation rate at a wide range of moisture content of a matrix.
• Biodegradation of non-lignocellulosic substances (]G0003[) : Effects of hot-and cold-water extractives of sawdust on bacterial multiplication(共著)

  Research Bulletin of the Hokkaido University Forests 57 (1) 66 -70 2000年 [査読無し][通常論文]
  
• Screening of heterozygous DNA markers in shiitake (Lentinula edodes) using de-dikaryotization via preparation of protoplasts and isolation of four meiotic monokaryons from one basidium

  K Miyazaki, H Maeda, M Sunagawa, Y Tamai, S Shiraishi JOURNAL OF WOOD SCIENCE 46 (5) 395 -400 2000年 [査読無し][通常論文]
   

  A suitable screening method for heterozygous DNA markers in shiitake, Lentinula edodes (Berk.) Pegler, is reported. Monokaryons were derived from a dikaryon by de-dikaryotization via protoplast formation. Compatibility of the monokaryons was determined by pairwise culture on agar plates. We selected the primers to amplify polymorphic fragments among the original strain (Hokken600:H600) and two monokaryons (H600PP-39 and H600PP-67) showing compatibility. A total of 135 fragments were selected as specific random amplified polymorphic DNAs (RAPDs) resulting from 56 primers of the 147 primers tested. Furthermore, we tested whether the polymorphic fragments segregated into 2:2 among four strains isolated from a basidium. Most of the polymorphic fragments (about 97.8%) showed 2:2 segregation among the four strains. We concluded that the polymorphic fragments were heterozygous if they were detected in either of the monokaryons (H600PP-39 and H600PP-67) and segregated to 2:2 among four meiotic strains (H600B-1, 2, -3, and -4). A total of 132 heterozygous DNA markers were therefore selected from a dikaryon of shiitake (Hokken600: H600).
• Analysis of the electrophoretic karyotype of Flammulina velutipes

  D Kim, Y Tamai, T Azuma, A Harada, A Ando, Y Sakuma, K Miura JOURNAL OF WOOD SCIENCE 46 (6) 466 -469 2000年 [査読無し][通常論文]
   

  The karyotype of Flammulina velutipes (Curt.: Fr.) Sing. was analyzed electrophoretically using contour-clamped homogeneous electric field gel electrophoresis and hybridization with DNA probes. The chromosomal DNA from the monokaryon (Fv-4K) and the dikaryon (Fv-4) were resolved into six and eight bands, respectively. The sizes of the chromosomes ranged from 1.9 to 6.0 megabase (Mb) pairs. Each of the separated bands of chromosomal DNA. was identified by use of five cloned probes. The number of these chromosomes was estimated to be 6 and 12, respectively; and the size of the entire genome was estimated to be about 20.1 and 38.6Mb, respectively. From a comparison of the hybridization patterns, the existence of allelic chromosomes of different sizes was deduced in the Fv-4 strain.
• Karyotype analysis of interspecific fusants of basidiomycetes by pulsed-field gel electrophoresis

  T Yokono, Y Tamai, T Azuma, Y Sakuma, K Miura, Y Kojima, M Sunagawa, M Ohmasa JOURNAL OF WOOD SCIENCE 46 (6) 480 -484 2000年 [査読無し][通常論文]
   

  The purpose of this research was to analyze the karyotype of the interspecific fusants of two Pleurotus species. Auxotrophic mutants derived from the cultivated strain of P. ostreatus and P. cornucopiae were used. Protoplasts were fused electrically, and the fusants were selected under auxotrophic complementation. Esterase isozyme analysis showed that several fusants had isozyme bands originating from both parental strains, and others had unilateral isozyme bands. The fusant that had expressed isozyme bands of both parental strains showed chromosomal DNA bands of both of the parental strains in pulsed-field gel electrophoresis analysis. Despite the above results, the chromosomal composition of the fusants obtained by the pulsed-field gel electrophoresis did not exhibit all of the bands of both fusion parents.
• Chemical Constituents of ┣DB Inonotus obliquus (/)-┫DB (]G0001[)(共著)

  Eurasian Journal of Forest Research 1 43 -50 2000年 [査読無し][通常論文]
  
• Investigation of change in tangential strain on the inner bark of the stem and root of Betula platyphylla var. japonica and Acer mono during sap season

  Yoshida Masato, Yamamoto Osamu, Tamai Yutaka, SANO Yuzou, TERAZAWA Minoru, OKUYAMA Takashi Journal of wood science 45 (5) 361 -367 1999年10月25日
• ナラタク属菌によるシイタクほだ木の侵害(共著)

  日本応用きのこ学会誌 7 (2) 71 -74 1999年 [査読無し][通常論文]
  
• Biodegradation of nonlignocellulosic substances II: physical and chemical properties of sawdust before and after use as artificial soil

  S Horisawa, M Sunagawa, Y Tamai, Y Matsuoka, T Miura, M Terazawa JOURNAL OF WOOD SCIENCE 45 (6) 492 -497 1999年 [査読無し][通常論文]
   

  The physical properties of sawdust including porosity, water retention, and water drainage were analyzed to prove its suitability for use as an artificial soil in the automatic decomposer-extinguisher (GADE) machine. The physical and chemical properties of residual sawdust from the GADE machine were also analyzed, the mechanical abrasion of sawdust in the GADE machine was tested, and the morphology of this residue was observed through a scanning electron microscope to investigate changes of these properties in the medium of decomposing garbage. Sawdust, which showed a lower specific gravity and larger porosity than soil, is considered capable of supplying air to bacteria. Tt was found that sawdust became worn from the operation of the machine. The spaces of residual sawdust were still observed, but water drainage decreased. The portion of hollocellulose in residual sawdust decreased, although the extractives in it increased, Results indicated that the capacity of sawdust to function as an artificial soil in the GADE machine was decreased owing not only to the destruction of sawdust grain but also to the adherence of products from decomposition, such that sawdust needed to be replaced every few months.
• Biodegradation of nonlignocellulosic substances I: system for complete decomposition of garbage using sawdust and aerobic soil bacteria

  M Terazawa, S Horisawa, Y Tamai, K Yamashita JOURNAL OF WOOD SCIENCE 45 (4) 354 -358 1999年 [査読無し][通常論文]
   

  A system for effective garbage decomposition using sawdust and aerobic soil bacteria was examined. The machinery used in this process, the garbage automatic decomposer-extinguisher (GADE), is composed of a container with an automatic mechanical mixer and a drain for liquid formed by the decomposition of garbage. The aerobic soil bacteria, cultivated in sawdust, degrades garbage within the container. The GADE machine, containing 4 kg of sawdust, totally decomposed 59.75 kg of garbage within 3 months (0.66 kg/day). Constant temperature, pH level, and moisture content of the matrix throughout the experimental period suggested stable degrading action. The residual sawdust and drainage water from the GADE machine were converted to fertilizers or soil conditioners (GADE compost) by the garbage decomposition process. Neither inhibited germination or growth of three test crops: komatsuna, Chinese cabbage (Brassica campestris), hatsukadaikon, radish (Raphanus sativus L. var, radicula), and bisai (Raphanus sp.).
• Cloning and Sequence Analysis cDNA for the Gene FVFD 30,Speci tically Expressed During Fruiting Body Development in ┣DBElammulina(/)-┫DB ┣DBvelutipes(/)-┫DB(共著)

  Mushroom Technology and Biotechnology 7 (3) 95 -99 1999年 [査読無し][通常論文]
  
• トドマツ材とシラカンバ材に対する北海道産ナラタケ5種の腐朽能力および組織学的腐朽特性

  車 柱榮, 玉井 裕, 宮本 敏澄, 五十嵐 恒夫 北海道大學農學部演習林研究報告 53 (2) 235 -244 1996年09月
• 食用きのこ類の融合株の分析

  砂川 政英, 玉井 裕, 根田 仁, 宮崎 和弘, 三浦 清 木材学会誌 41 (10) 945 -948 1995年10月25日
• 街路樹上におけるエノキタケの発生について(会員研究発表論文)

  車 柱榮, 宮本 敏澄, 玉井 裕, 五十嵐 恒夫 日本林学会北海道支部論文集 (43) 42 -44 1995年02月28日
• APPLICATION OF RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA (RAPD) MARKERS .1. ANALYSES OF FUSANTS IN EDIBLE MUSHROOMS

  M SUNAGAWA, Y TAMAI, H NEDA, K MIYAZAKI, K MIURA MOKUZAI GAKKAISHI 41 (10) 945 -948 1995年 [査読無し][通常論文]
   

  We analyzed several fusants between edible mushrooms (Auricularia auricula (Hook.) Underw. and A. polytricha (Mont.) Sacc., and between Pleurotus ostreatus (Jacq.: Fr.) Kummer and P. cornucopiae (Paulet) Rolland) by Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) markers. Four fusants (Fu 9, 52, 63, and 100) obtained by electrical protoplast fusion between A. auricula and A. polytricha showed three types of RAPD patterns. Especially, one fusant (Fu 100) possessed each of the specific bands of amplified DNA obtained from parental strains, A. auricula and A. polytricha. One fusant (OCD-15), between P. ostreatus and P.cornucopiae, obtained by electrical protoplast fusion, also possessed specific bands of both parental strains using RAPD analysis. It is suggested that RAPD markers are useful tools for the analyses of fusants in edible mushrooms.
• SEPARATION OF LARGE DNA-MOLECULES FROM PLEUROTUS-CORNUCOPIAE BY PULSED-FIELD GEL-ELECTROPHORESIS

  Y TAMAI, T YOKONO, M SUNAGAWA, Y KOJIMA, K MIURA MOKUZAI GAKKAISHI 41 (10) 952 -955 1995年 [査読無し][通常論文]
   

  An optimum condition for the separation of large DNA molecules from Pleurotus cornucopiae (Paulet) Rolland var. citrinopileatus (Sing.) Ohira was investigated by using the pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) method. A clear separation of the DNA molecules was achieved by, a combination of switching intervals and running voltages. Nine and seven bands were separated from the dikaryon and the monokaryon, respectively, within 96 h. They ranged in size from 1.7 to 3.7 Mb. Their genome sizes were estimated as about 55.2 Mb and 27.8 Mb, respectively.
• CHARACTERIZATIONS OF THE STRAINS OF BASIDIOMYCETES WITH BAVENDAMM REACTION

  Y TAMAI, K MIURA MOKUZAI GAKKAISHI 37 (7) 656 -660 1991年 [査読無し][通常論文]
   

  Eighteen strains belonging to nine species of basidiomycetes were examined for Bavendamm's reaction to utilize their characteristics for the selection of fusants. Common coloration was observed only for tannic acid. Lentinus edodes (Berk.) Sing. showed coloration for alpha-naphthol, and the growth of hyphae was repressed strongly on eugenol. On the other hand, Pholiota nameko (T. Ito) S. Ito & Imai exhibited no coloration for alpha-naphthol, and was not repressed on eugenol. Such a complementary combination of characteristics were observed in some strains of different species. The results showed that these characteristics may be used as a marker for the selection of fusants.
• ELECTRICAL FUSION OF PROTOPLASTS BETWEEN 2 PLEUROTUS SPECIES

  Y TAMAI, K MIURA, T KAYAMA MOKUZAI GAKKAISHI 36 (6) 487 -490 1990年 [査読無し][通常論文]
  

所属学協会

• 日本木材学会   日本菌学会   日本きのこ学会   リグニン学会   木質炭化学会   日本森林学会   

Works（作品等）

• Research Bulletin of the Hokkaido University Forests,57(1)66-70(2000) Biodegradation of non-ligrocellulosic substances (]G0003[) : Effects of hot- and cold- water extractives of sawdust on bacterial multiplication(共著)

  2000年

共同研究・競争的資金等の研究課題

• 人工多糖類マトリックスを用いたリグニン成長反応の解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2021年04月 -2026年03月 

  代表者 : 浦木 康光, 堤 祐司, 玉井 裕, 綿岡 勲, 鈴木 栞, 重冨 顕吾

   

  当該年度は、3つの課題について検討を行い、以下の成果を得た。 1. rCWPO-Cの高純度化と多量発現：組換体大腸菌によるタンパク質の発現と精製工程にいて、TAPS化とリフォールディングの間に遠心分離を2回の行う操作を加えた。この結果、精製rCWPO-Cの収率を維持したまま、ペルオキシダーゼの精製度を示すRZ値が約1.5倍に増加し、比活性も約1.5倍の560μmol/min/mgまで向上した。 2.細胞壁構成多糖類間および多糖類-ペルオキシダーゼ間のの相互作用解析：木材のヘミセルロース（キシラン、グルコマンナン、キシログルカン）とセルロースとの相互作用を、平衡吸着実験と速度論的解析が可能なQCM-Dを用いて行った。両測定とも、キシログルカンがセルロースに最も吸着することが明らかとなった。また、Horseradish peroxidase(HRP)と多糖類との相互作用解析では、HRPはセルロースに対し、高い親和性を示すことも分かった。さらに、多糖類が脱水素重合体(DHP)の形成に及ぼす影響も調べ、キシログルカンがDHPを多量生成させ、加えて、5-5’縮合結合の形成も促進することが示された。この結果より、一次細胞壁が縮合構造に富む理由が解明できた。 3.高分子リグニンの蛍光共鳴エネルギー移動（FRET)の測定：FRET測定の最初の取り組みとして、固体試料を対象とした蛍光顕微鏡でFRETが示されているリグニンと蛍光試薬ローダミンとの相互作用を、溶液中で検出することから検討した。使用したリグニンは広葉樹のクラフトリグニンである。この測定の結果、プロピレングリコールを溶媒とする溶液中で、FRETを観測することができた。モノリグノールとクラフトリグニンとのFRETの検出を試みたが、どちらも蛍光強度が弱かったために、明確なFRET検出には至っていない。
• 樹皮型により異なる外樹皮組織のバリア機能発揮メカニズムの解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2020年04月 -2023年03月 

  代表者 : 佐野 雄三, 玉井 裕, 重冨 顕吾

   

  樹皮組織の抗菌活性評価実験系の前処理（滅菌）条件の検証を行うとともに、同実験系により対象樹種を拡げて樹皮組織に対する菌類の抗菌活性評価を行った。また、前年度の研究で顕著な抗菌活性が認められたナナカマドについて、化学的なメカニズムの検討と内生菌相の解析を行った。主な成果は以下の通りである。 【抗菌活性評価実験系の前処理（滅菌）条件の検討】前年度にサンプルの前処理として15 kGyのγ線照射が有効であることを確認したが、フレッシュな樹皮組織で必要且つ十分な線量については未検討であった。そこで、16樹種のサンプルについて3 kGy刻みで検証し、15 kGyの照射線量は妥当なレベルであることを確証した。【樹皮片に対する菌類の忌避性・成長阻害活性評価】上述の評価実験系により、新たに10樹種について試験を行った。前年度に見出されたナナカマドのような強い活性を示すものは認められなかったが、新たに2樹種（エゾマツ、オオヤマザクラ）が明らかな成長阻害活性を示した。このうちエゾマツでは、樹皮組織片とカワラタケの分断実験の結果から、その原因物質は揮発性ではないことが示唆された。【ナナカマド樹皮の抗菌活性発揮メカニズム】アミグダリンに着目し、解析を行なった。樹皮組織にも含まれること、アミグダリン（標品）がβ-グルコシダーゼとの共存下でシアン化水素を発生し、ナナカマドの樹皮組織片と同様にカワラタケの成長を阻害すること、ナナカマドから採取した樹皮組織が実際にシアン化水素を発することが確認され、アミグダリンがバリア機能発揮に大きく寄与していることが示唆された。【ナナカマド樹皮組織の菌叢】内生菌がバリア機能強化に寄与する可能性を検討するため、菌叢解析を行なった。内樹皮では菌が検出されず、外来の共生菌類のバリア機能発揮への寄与は小さいことが示唆された。
• 日本に生存する外国産トネリコ類のAsh dieback発病回避メカニズムの解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 

  代表者 : 山岡 裕一, 玉井 裕, 石賀 康博, 岡根 泉

   

  北海道で生存するセイヨウトネリコ等の外国産樹種が、ヨーロッパで猛威を振るっているHymenoscyphus fraxineusの被害（Ash dieback）を受けずに生存している原因を調査するため、着葉期のトネリコ類複葉での本菌の挙動、苗を用いた接種試験、切り葉での本菌の挙動、葉圏菌類相の比較、分離した葉圏菌類の本菌に対する拮抗作用を調査した。その結果、北海道大学構内で生存するセイヨウトネリコは、本菌の感染を許すものの、その後の葉組織内での増殖を抑制することが分かった。その原因として、本菌に対する拮抗作用を有する葉圏菌類の存在が影響していることが強く示唆された。
• 細胞壁ミメティックス中で形成するリグニンの構造解析とその関連因子の解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 

  代表者 : 浦木 康光, 重冨 顕吾, 堤 祐司, 玉井 裕, 吉永 新, 高部 圭司, 綿岡 勲, 幸田 圭一

   

  本研究では、セルロースにヘミセルロースを吸着させた人工多糖類マトリックスを作製し、このマトリックス中でのリグニンの形成を検討した。その結果、キシランはリグニンの形成と、リグニンの主要単位間結合である8-O-4’結合を寄与するが、グルコマンナンはリグニンの形成を阻害することが分かった。さらに、一次細胞壁に特有のキシログルカンは5-5’結合を誘導することが分かり、ヘミセルロースがリグニンの形成に大きな影響を与えることが明らかとなった。 また、単離リグニンの溶液構造解析より、5-5’結合の増加は大きな分子量を持つリグニン画分をよりコンパクトな構造にし、低い粘性発現に関与すことも明らかとなった。
• Ash dieback病原菌の起源地周辺での生態、多様性と移入病原菌リスク評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2015年04月 -2018年03月 

  代表者 : 山岡 裕一, 出川 洋介, 細江 智夫, 石賀 康博, 岡根 泉, 細矢 剛, 升屋 勇人, 阿部 淳一, 玉井 裕, 山口 岳広

   

  ヨーロッパでセイヨウトネリコにAsh diebackを引き起こしているHymenoscyphus fraxineusは、起源地に近いと考えられる日本においては、落葉葉軸上の子嚢盤より飛散した子嚢胞子が7月から9月にヤチダモを始めとするトネリコ類の生葉に感染後、静止状態でとどまり、落葉期に近づくと増殖することが分かった。特に北海道では、本菌はヤチダモを主な宿主とし広範囲に分布し、その他の日本産、外国産トネリコ類にも感染可能であるが、一部のビロードトネリコ以外に被害は確認できなかった。本菌の宿主茎部への移動を抑制する宿主の抵抗性反応、越冬環境などの生育環境が発病に影響していると考えられる。
• 木材細胞壁模倣多糖類マトリックス中でのリグニンの形成とその構造決定因子の解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2014年06月 -2018年03月 

  代表者 : 浦木 康光, 重冨 顕吾, 玉井 裕, 吉永 新, 岸本 崇生, 高部 圭司, 幸田 圭一

   

  本研究では、リグニン形成（木化）に及ぼす多糖類、特に、ヘミセルロースの影響について解明することを目的とした。木材で代表的なヘミセルロースであるキシランとグルコマンナンをセルロースに吸着させて、多糖類マトリックする作製した。このマトリックス存在下で、リグニンのモノマーであるコニフェリルアルコールの脱水素重合を行った。その結果、キシランは脱水素重合を促進したが、グルコマンナンは阻害するという、従来報告されていない知見を得た。さらに、リグニンモデル高分子の溶液物性と得られた重合物（DHP）の溶液物性を比較することによって、DHPは枝分かれに富む構造を有することが明らかとなった。
• オゾンとCO2複合ストレスがカラマツ属の成長と共生菌類の種多様性に及ぼす影響解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2014年04月 -2016年03月 

  代表者 : 小池 孝良, 玉井 裕, 渡辺 誠, 佐藤 冬樹

   

  大気CO2とオゾンの増加環境におけるグイマツ雑種F1の成長と外生菌根(ECM)類の組成を調べた。3年生稚樹をオープントップチェンバー（対照：活性炭でO3を除去、60ppbオゾン、600ppmCO2、複合影処理）で育成し、光合成、針葉のプラズマ発光による葉分析を行った。高CO2では感染した個体の成長とECMの種組成は増加したが、高O3では低下した。針葉中の多くの養分(Al, Fe, Mo, P) は高O3で減少しK, Mgは増加した。P以外は高O3とCO2の複合効果は不明瞭であった。高CO2ではジェネラリストECM（ラシャタケ属）が優占し、高O3ではカラマツ属に特異的なイグチ属が生存していた。
• 人工細胞壁を用いたヘミセルロースの機能解明と機能性材料の創出

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2009年 -2011年 

  代表者 : 浦木 康光, 玉井 裕, 幸田 圭一, 平井 卓郎, 杉山 淳司

   

  本研究では、細胞壁の構造を模倣した人工細胞壁用いて、細胞壁中のヘミセルロースの機能を解明することと、ヘミセルロース吸着人工細胞壁を肝実質細胞の培養基質として利用するための検討を行った。人工細胞壁の基本骨格はハニカムパターン化セルロースフィルムであり、これに、広葉樹の代表的ヘミセルロースであるキシランとカラマツに特有なアラビノガラクタン(AG)を吸着させ、その物性変化を追跡した。両ヘミセルロースとも吸着によりフィルムの引張強度を向上させた。キシラン吸着フィルムをマイクロ波処理することで、吸着を強固にでき、弾性率が向上することを見出した。また、力学測定の結果を基に、木材の荷重下における変形モデルの検証を行ったところ、Bending-strerching modelがハニカム状の配列を取る細胞壁断面の変形を適確に表現していることが明らかとなった。 一方、培養基質としての検討では、小孔径のハニカムフィルムが肝細胞の機能を発現させると報告されているスフェロイドを形成させ、AGの吸着で見かけ上の接着細胞数は増加した。しかし、生細胞数は減少した。この結果より、弱い吸着しか示さないAGは培養中に溶出して細胞接着を阻害することが示された。また、大孔径フィルムでは、一つの孔に一つの細胞が嵌り込む現象が観測され、細胞アレイとしての有用性が示唆されたが、接着細胞数が少なく、この改善が今後実用に向けての課題あることも分った。
• 北方森林生態系における窒素ミッシングリングの完全解明と窒素動態の評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2008年 -2011年 

  代表者 : 橋床 泰之, 原口 昭, 小池 孝良, 波多野 隆介, 玉井 裕, 堀内 淳一, 宮本 敏澄, 宮本 敏澄

   

  寒冷地の森林帯では窒素供給源が不明である。この「窒素ミッシングリンク」と呼ばれる「謎」を解明するため,東シベリア・永久凍土帯のグイマツ林床と北欧森林限界帯のスプールス林あるいはカンパ林で現地調査をおこない,土壌が持つ窒素固定能を探った。現地土壌微生物群集は土壌環境を反映した条件下で強いアセチレン還元を示した。16S rDNAを標的としたDGGE菌相解析では,Clostridium属細菌およびDugnella属細菌(γ-Proteobacteria綱)の活動が示唆され,植生によって主要な機能性菌相が大きく異なった。森林限界付近の森林土壌ではアセチレン還元力が小さく,逆に森林のない亜北極ツンドラ土壌で高いことが分かった。森林限界に近い北方林では,生態系全体の物質循環スケールが土壌単生窒素固定細菌による特徴的アセチレン還元能を制御し,ピースや菌根菌を系全体でのより協働的な窒素固定と樹木への効率的窒素供給が行われていることが強く示唆された。
• 根圏有機物シンク形成に連動する根圏生物複合系の高度負荷環境緩和機構の検証と利用

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2008年 -2011年 

  代表者 : 橋床 泰之, 原口 昭, 木村 淳夫, 崎浜 靖子, 玉井 裕, 松浦 英幸

   

  インドネシア・カリマンタンの負荷土壌に対処できる根圏微生物コンソーシアムについて検討した。中強酸性泥炭湿地に自生するチガヤ根面から分離したBurkholderia属細菌A-KA株にSphingomonas属など根圏微生物の増殖を促進する活性が認められ,また,酸性硫酸塩土壌耐性イネ根から分離したBurkholderia mimosarumにはイネ苗立枯細菌病を引き起こすBurkholderia plantarii々のトロポロン産生を抑え,種子付着菌を根圏で増殖させる能力を示した。熱帯のポリフェノールリッチな土壌とフタバガキ幼木根圏から分離した細菌群からは,ピロガロール基をもつポリフェノール存在でインドール分解活性が急激に活性化されるBurkholderia属細菌を見いだした。共生系では,ソテツ根と窒素固定性シアノバクテリアNostoc punchiformeとのサンゴ状根共生において,シアノバクテリア誘引に必要な運動性付与がジアシルグリセロールの一分子種で起こることを明らかにした。また,宿主の土壌伝播病原菌感染を抑制する根圏細菌Psuedomonas jessenii EC-S101株やTrichoderma sp. PS1-7株の放出するシグナル物質の化学構造とその機能性を解明した。根圏での脱窒制御に関しては,熱帯泥炭地の亜酸化窒素生成菌では亜酸化窒素還元酵素(N2OR)遺伝子が欠損しており,また,様々な植物二次代謝産物が根圏での脱窒能に影響を与えることが明らかにされた。
• カーボンフロー・コントロールに立脚した熱帯泥炭地ランドマネージメントの最適化

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2007年 -2010年 

  代表者 : 井上 京, 平野 高司, 波多野 隆介, 谷 宏, 斎藤 秀之, 玉井 裕, 大崎 満, 秦 寛, 橋床 泰之, 浦木 康光, 俵谷 圭太郎, 原口 昭, 安部 竜一郎

   

  巨大なカーボン・シンクであり,かつ生物多様性に富みつつも脆弱な生態系である熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚した土地利用・管理の最適化方策を確立することを目的に,泥炭火災の抑止と荒廃した土地の再生をすすめ、熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減するための種々の方策について検討した。
• 樹木細胞壁の二次壁構造を模倣したセルロース材料の創製

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2006年 -2008年 

  代表者 : 浦木 康光, 平井 卓郎, 玉井 裕, 岸本 崇生, 杉山 淳司, 杉山 淳司

   

  樹木細胞壁の二次壁の特徴は、他の壁組織に比べ多量に存在するリグニンとその化学構造である。本研究では、二次壁模倣材料の創出を目的に、二次壁リグニン模倣高分子を創製して、その物性を明らかにした。さらに、ハニカムパターン化セルロースにリグニンを吸着させて二次壁模倣セルロース材料を創製して、その物性解析からリグニンが高湿度における細胞壁の強度低下を抑制することを見出すと共に、木材成分のみで高強度材料を創出できることを明らかにした。
• 高度負可土壌耐性植物がもつ根圏複合系の機能性解析とアグロテクノロジーへの応用研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2004年 -2007年 

  代表者 : 橋床 泰之, 玉井 裕, 原口 昭, 松浦 英幸, 岩橋 均, 俵谷 圭太郎, 佐野 雄三

   

  インドネシア熱帯泥炭林荒廃地の滅菌現地土壤(ペースト状の木質泥炭)におけるX.comp1anataの種子発芽はPenicillium属糸状菌Y-1株によってのみ強力に促進されたが、発芽種子は子葉の伸長以降は成長できず、1ヶ月後には真菌がまとわりついた様に立ち枯れて死に絶えてしまった。とこ芽種子は極めて良好な生育を6ヶ月以上持続したため、土壌生/種子付着性真菌のX.comp1anata発芽ステージでの発芽亢進機能とそれに引き続く土壌細菌のX.comp1anata芽生え生育ほう助機能とが明確に分担されていることが強く示唆された。 シベリア永久凍土のタイガ林林床土壌では、低栄養要求性の単生窒素固定性Burkholderia属ならびにPseudomonas属細菌が主要な菌相をなし、細菌群集は0.02〜O.05%のマンニトールで十分に1%炭素源以上のアセチレン還元活性を示すことが分かった。また、表層に近い腐植成分を多く含む層から得た土壌微生物群集の窒素固定能力は10〜15℃で最大限に発揮されること、中一アルカリ性(pH 6.0以上)では極端に抑えられ、弱酸性(pH 5.0付近)では極めて高い能力が発揮されることから、現地負荷環境条件の再現が当該微生物コンソーシアムの機能性を最大限に発揮させると結論付けた。 2000年に噴火した有珠山の火山性荒廃地における先駆性植物の外生菌根(ECM)およびアーバスキュラー菌根(AM)共生について調査した。荒廃地に優占的に更新するヤナギ類3種、ドロノキ(Populusmaximowiczii)、エゾノバッコヤナギ(Salix hultenii var. angustifolia)およびオノエヤナギ(Salix sachalinensis)は定常的にECMを形成しており、全体での外生菌根形成率は、17〜42%であった。草本ではスギナとオオイタドリ以外の10種は全てAMを形成していた。植生再生の初期過程においては、菌根共生が植生再生と根圏土壌環境負荷緩和に先駆的役割を果たしていることが示された。
• 国際共同研究シベリアカラマツ産地試験実施に向けた企画調査

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2005年 -2005年 

  代表者 : 高田 克彦, 船田 良, 栗延 晋, 長坂 壽俊, 吉丸 博志, 玉井 裕

   

  本研究は、シベリアカラマツに関する国際共同研究実施に向けた国内外の研究者9名(研究協力者2名を含む)による企画研究である。 研究代表者の高田は研究協力者であるOwe Martinsson(SLU, Sweden)を通じてフランス、アイスランド、ノルウェー、フィンランド、ロシア、中国、カナダ、アメリカ等のカラマツ属植物研究者との間にネットワークを構築した。その結果はシベリアカラマツに関するホームページ「SIBLARCH : http://www.siblarch.net/」の開設に結びついた。 研究代表者の高田及び研究分担者の船田(東京農工大)及び長坂(森林総合研究所)は平成17年9月並びに11月に研究協力者であるOwe Martinsson(SLU, Sweden)を訪問してスウェーデンに設定されているシベリアカラマツ産地試験林の見学を行った。また、日本におけるシベリア産地試験林設置に伴う経費、シベリアカラマツ産地試験林を利用した国際共同研究に関する具体的な内容に討議した。これらの討議内容をもとに他の研究分担者と平成18年度以降の国際共同研究に関する協議を行った。 研究代表者の高田はこれらの活動・協議の結果をもとに、平成17年11月に国際共同研究「産地試験林を利用したシベリアカラマツの炭素固定能力の評価」について科学研究費基盤研究(B)海外学術調査に申請するに至った。この申請研究は本企画研究のメンバーである船田(東京農工大学)と研究協力者であるOwe Martinsson(SLU, Sweden)を含む研究組織による国際共同研究である。
• 細胞壁の構築過程を模倣した人工細胞壁の創製

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2003年 -2005年 

  代表者 : 浦木 康光, 高部 圭司, 福島 和彦, 近藤 哲男, 船田 良, 玉井 裕

   

  本課題研究では、分子レベルから組織レベルにおいて階層構造を有している樹木細胞壁の構築機構を解明し、この結果を基に、細胞壁の構築過程を人為的に模倣した物質、即ち人工細胞壁を創製することを目的とし、下記の9項目の結果を得た。 第1項目として、細胞壁主要3成分の堆積過程を免疫電子顕微法などにより分子レベルで追跡し、細胞壁形成におけるキシランの重要性を明らかにした。第2項目では、表面プラズモン共鳴に基づく生体分子間相互作用解析装置を用い、第1項目で得られた知見を物理化学的に支持する成果を得た。第3項目として、今まで殆ど解明されていなかったリグニン-炭水化物複合体(LCC)の物性及び期待される機能を解明し、LCCの細胞壁における機能及び機能性材料としての潜在性に明示した。第4項目では、リグニンの構造及び物性解析に寄与する新規な分析法やモデル化合物の調製法を明らかにし、リグニン化学への新たな展開を明示した。第7項目では、細胞レベルにおける壁形成について新たな知見を見出し、さらに、細胞の繋がりによる組織形成の解明へと、樹木細胞壁の階層構1造を段階的に解明した。 第8項目では、第7項目までの知見を基に、ハニカム状に細胞壁が配列している構造を模倣した人工細胞壁の構築技術の開発を行った。先ず、セルロース誘導体からハニカム状物質を作成する技術を開発した。しかし、このハニカム物質は再生セルロースであり、樹木細胞壁のセルロース1とは異なる結晶構造であった。そこで、セルロース1を産生する酢酸菌をセルロース製造マシンとして利用するハニカム状セルロースの調製法を開発した。また、酢酸菌によるセルロース産生の炭素源として、キノコ生産の廃棄物が利用できることを、第9項目の結果として得た。これらのことより、人工細胞壁を構築する基礎技術は、本研課題研究において創出できたと云える。
• 国際研究集会『Larix 2004』に向けた企画調査 ニホンカラマツを対象にした研究成果の再評価と新たな研究課題の提示

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2003年 -2003年 

  代表者 : 高田 克彦, 玉井 裕, 栗延 晋, 長坂 壽俊, SZMIDT Alfred, 安江 恒

   

  本研究の目的は2004年9月に日本で開催される国際研究集会『Larix2004』について研究内容面からの企画準備を行うことである。具体的には、上記研究集会にむけて専門分野の異なる研究者が現在までに国内外で行われてきたニホンカラマツを対象にした研究の学術的意義を再評価し、そこでの問題点の抽出と新たな研究課題を提示することである。以下、研究実績を時系列に示す。 平成15年5月、交付内定通知を受けて、研究費の配分を行うとともに、研究代表者及び研究分担者間で主に電子メールによって関連研究領域間での調整を行い、境界領域の研究課題提示に向けた話し合いを行った。 平成15年6月、京都において第1回課題検討会議を行った。会議においてそれぞれの研究分担者が担当する研究分野を以下のように決定した。全体総括:高田、次代検定林分野:栗延、産地試験分野:長坂、木材強度分野:小泉、木材組織構造及び利用分野:安江、分子生物学分野:Szmidt、森林生態学分野:木佐貫、特用林産物分野:玉井。 6月の課題検討会議以降、各研究分担者はそれぞれの研究分野において過去実施された研究・調査に関する文献収集を行う。 平成15年12月、秋田県立大学・木材高度加工研究所において第2回課題検討会議を行った。会議において研究分野の境界領域の取り扱い、最終報告所(英文)の書式、最終報告所の配布方法等について討議を行った。 平成16年3月、研究分担者より各研究分野において行われた過去の研究・調査に関する取りまとめが研究代表者のもとに送付され、研究代表者によってコンパイルされた。 現在、今年9月に行われる国際研究集会において参加者への配布資料として再編集中である。
• 地表変動後の植生回復における根圏相互作用システムに関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2000年 -2003年 

  代表者 : 矢島 崇, 宮本 敏澄, 菊池 俊一, 玉井 裕

   

  火山活動や河川に由来する地表変動跡地を主な対象として,地表変動様式,物理的・化学的土地条件,植生回復の実態,侵入樹木の成長解析,菌根菌など生物的条件を把握し,樹木の侵入・定着・成長にとって制限的に働くストレス要因の抽出と対応する種特性を検討した。また抽出されたストレス要因と樹木の反応および菌根菌の機能を検証することで,複雑な系である根圏相互作用システムの理解と応用に資する研究を目指した。 主な研究対象地は,火山性攪乱地として2000年に噴火した有珠山火口周辺,河川に由来する攪乱地として札内川砂礫堆,さらに2003年の豪雨で斜面崩壊などが生じた日高地方の河川上流域とし,それぞれの攪乱様式と裸地特性の把握に努めた。 植生の特性については有珠山噴火跡地と河川砂礫堆を中心に,植物の侵入・定着実態を精査し,それらと菌根菌との関わりを検討した。いずれも,これまでに報告例が少ない貴重な資料を得て,有珠山の植生に関わる樹木および草本類の役割と外生菌根,アーバスキュラ菌根の共生,河畔に普遍的なオノエヤナギと外生菌根共生の季節変動,分子生物学の手法による菌種の同定など,いくつかの大きな成果を見たが,菌根の機能的解析は今後の課題となった。一方でケショウヤナギを中心とする更新地で実生時の成長特性や群落生態を明らかにし,砂礫堆では手法的に難しかった養分動態を把握する試みも成果を得た。養分環境,水分などの物理的環境,それに菌根菌の機能を併せて,河畔攪乱域の生態解明に大きく前進できたと考えている。 また,根圏の相互作用システムを緑化技術へ応用して行くために,必要とされる種苗培地条件の検討や半解放条件での外生菌根合成にも成功し,今後に向けての技術的手がかりを得た。
• 高CO_2環境制御下に生育する樹木の肥大成長と細胞壁構造に関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1999年 -2001年 

  代表者 : 船田 良, 玉井 裕, 佐野 雄三, 小池 孝良, 丸山 温

   

  大気中のCO_2濃度の上昇に伴う、樹木の炭素固定能を評価する目的で樹木の生理学的な反応特性や環境適応性を解析し、以下の成果を得た。本研究では、大気中CO_2濃度を上昇させた環境制御下でカラマツおよびシラカンバを1〜3年間生育させた。高CO_2濃度(720ppm)下で1生育期間生育させたカラマツは、通常CO_2濃度(360ppm)下に比べ樹高が小さいが、樹幹直径が大きく肥大成長が促進した。それに対し、高CO_2濃度(720ppm)下で3生育期間生育させた場合は、肥大成長の促進が認められなくなった。これらの結果は、短期間の高CO_2処理では樹木の肥大成長が促進する傾向にあるが、長期間の高CO_2処理では成長への促進効果は認められなくなることを示している。従って、高CO_2環境下における樹幹のCO_2固定能の増加は起こらないと結論づけられる。一方、高CO_2処理の年輪構造への影響は認められなかったことから、材質は変化しないといえる。 個葉の光合成反応を解析したところ、光合成速度は葉内CO_2濃度の上昇により通常CO_2濃度下に比べ高CO_2濃度下で高い値を示した。しかしながら、生育期間が長くなるについて高CO_2濃度下で生育した樹木の光合成速度が低下し、光合成反応の順化現象が認められた。従って、高CO_2濃度下で生育したカラマツのCO_2吸収量は大きく増加するとはいえず、この順化現象が高CO_2濃度下と通常CO_2濃度下の成長量に差が生じなくなった原因の一つといえる。光合成反応の順化は、シラカンバでも同様に認められ、時間の経過と共に高CO_2処理の正の効果が認められなくなった。高CO_2濃度下で生育した樹木の葉内に含まれる可溶性タンパク質量が時間の経過と共に減少しており、CO_2固定酵素であるRubisco量も減少した。高CO_2処理によるRubisco量の減少が、光合成反応の順化現象を引き起こした原因の一つと考えられる。 以上の研究成果により、将来の高CO_2環境下における森林の炭素固定能を評価するための新しい基礎的な知見が得られたといえ、得られた成果について現在論文を執筆中である。
• 有毒キノコ種の分子マーカーによる識別

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1999年 -2000年 

  代表者 : 玉井 裕

   

  1.菌株の収集 北海道内において中毒例の報告されている種、またはその近縁種を採取し、形態観察による種の同定、標本作製および菌株分離を行った。採取したキノコの系統数は以下の通りである。 ベニタケ属(6種15系統)、チチタケ属(5種18系統)、テングタケ属(3種15系統)、カヤタケ属(3種11系統)、クリタケ属(3種15系統)、スギタケ属(3種9系統)、アセタケ属(2種5系統)、イッポンシメジ属(3種12系統)、イグチ属(2種6系統)、カラカサタケ属(2種4系統)、ヌメリイグチ属(4種12系統)、モエギタケ属(2種5系統)、フウセンタケ属(4種8系統)、サマツモドキ属(2種7系統)、フクロタケ属(3種6系統)、ウラベニガサ属(3種8系統)、以上50種156系統。 2.分子マーカーの検索 上記において採取したキノコ種を、属内において有毒種と可食(または無毒)種とを識別することを目的として、PCR用テンプレートDNAの抽出条件および、PCR法によるリボソームRNA遺伝子のIGS領域の増幅条件を検討した。テンプレートDNAは、生子実体、アルコール浸漬標本および凍結乾燥標本のいずれからもTEバッファー中で100℃、10分間の煮沸抽出処理により調製可能であることが明らかとなった。得られたテンプレートを用いてIGS領域の増幅を行い、500〜700ベースの増幅物を得たが、非特異的なバンドの出現が幾つかの系統に認められた。IGS領域長には特に明確な種特異性は認められなかった。更に、IGS領域PCR増幅物に対して、DdeI、AluI等の制限酵素を用いてRFLPパターンを取得し、種間比較を行ったが、供試菌株群については単独酵素処理による有毒種の識別は困難であった。属毎に供試菌株を増やして、生物学的種との対応も考慮しつつ、更に検討してゆく必要性があると考えられた。
• 担子菌遺伝子の発現メカニズムの解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1998年 -1999年 

  代表者 : 三浦 清, 玉井 裕

   

  1) 子実体形成に関わる遺伝子の単離 エノキタケ(Flammulina velutipcs)について子実体誘導処理後7日目の菌糸体からcDNAライブラリーを作成し、誘導処理前の菌糸体との間でディファレンシャルスクリーニングを行った結果、誘導処理後7日目の菌糸体で特異的に発現している多くの遺伝子のcDNAクローンを得た。これらの遺伝子のノーザン解析、cDNAシーケンス、ゲノムシーケンスを行い、遺伝子の解析を行った。またコードしているアミノ酸についてホモロジー検索を行ったところ、ハイドロフォビン様タンパク質および酸化還元酵素様タンパク質との類似性が確認されたが、他の遺伝子はホモロジーを有するものが確認できなかった。 2) 遺伝子導入系の開発 担子菌であるエノキタケの形質転換系を確立するために、構造的に強く発現しているGPD(グリセロールアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ)遺伝子のプロモーター領域とターミネーター領域を用いる実験系の構築を検討した。 スエヒロタケ(SchizophyHum commune)において既に報告されている塩基配列を参考にしてPCRプローブを作成し、このプローブを用いてエノキタケのゲノムライブラリーより、GPD遺伝子を含むゲノムクローンを単離した。その制限酵素地図を作成し、GPD遺伝子を含む部分をサブクローニングし、これを導入系ベクターに挿入し、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子をを用いてそのプロモーター活性を測定した。
• 樹木の樹液溢出機構の解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1998年 -1999年 

  代表者 : 寺沢 実, 渋谷 正人, 船田 良, 高橋 邦秀, 佐野 雄三, 玉井 裕, 小島 康夫, 大谷 諄

   

  樹液の溢出:地温が0℃を越える時点と樹液の溢出開始とが重なる。気温と溢出量とに関相が見られ、一日中での溢出量の経時変化に関連している。前年の葉の生産量と翌春の樹液溢出量とに相関がある。樹液溢出時期における根の膨圧が認められた。 樹体内の水分分布:秋まで充満していた水分が、冬期に徐々に道管から消失する。早春期に凍結解凍をくり返えすことで、はっきりとキャビテーションが起る。樹液溢出時には、道管内に水分は充満していることから、早春期のキャビテーションの回復が起ることが明らかで、根圧によるものと推定された。道管への水分の再充満の過程をCryoSEMにより視覚化することに成功した。吸水ポンプタンパク質の検討が、次の研究課題として浮上して来た。
• 高度攪乱立地における微生物フロラの動態解明と緑化への応用

  研究期間 : 1999年
• 寒冷地域における樹木の成長と水分動態

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1996年 -1997年 

  代表者 : 寺沢 実, 玉井 裕, 佐野 雄三, 船田 良, 酒井 憲司, 大谷 諄, 平井 卓郎

   

  (1)冬期間歪変動:冬期間凍結する寒冷地の樹木は、寒気の変化に応じて収縮・膨脹を繰り返すなど、凍結氷の収縮・膨大に同調した動きをした。(2)樹液溢出時期の歪変動:一方、シラカンバの樹液溢出時期での樹幹歪の変動は極くわずかであり、この間は樹幹内を一定圧を保ちつつ樹液を枝先の花芽や葉芽に供給している。(3)歪の日変動:樹幹歪変化は樹幹温度変化と逆の関係にあった。即ち、日の出と共に気温の上昇に伴う樹幹温度の上昇があり、一方、気温上昇に伴う蒸散活動の活発化に応じて樹幹が収縮した。日没、夜間に根からの吸水によって樹幹は収縮解除し膨脹した。材の肥大成長は、収縮と膨脹の差となって現れた。(4)成長にともなう樹幹の肥大歪の測定:全樹種に共通する歪変動、樹種に特徴的な歪変動の存在が明かとなった。夏期に歪変動量(成長量)が最大となるが、秋期に緩やかに下降し冬期に平衡に達した。(5)溢出樹液の化学分析:シラカンバおよびベルコ-サカンバの樹液溢出状況の差、および含有化学成分を分析し違いを検討した。樹液溢出の日変化と根の歪変化とに相関を認めた。(6)通道組織の細胞生化学的観察:シラカンバの細胞内デンプン粒、油滴の消長を観測し、冬期間にデンプン粒、油滴がなくなること、春先に光合成の始まる前に再びデンプン粒が現れることを観察した。これら貯蔵物質は、樹体内の液体の耐凍性を高めたり、樹液溢出時のエネルギーとして利用しているものと思われた。(7)冬期間の樹幹内の水分分布の測定:シラカンバの樹液の溢出時期以前には、樹幹内通道組織には水分は存在せず乾いた状態にあるが、溢出時期には全ての通道組織に水が充満し、根圧による水分の吸収が大きな役割を演じていることを示していた。(8)導管の形成:ヤチダモの導管は、樹高の高いところから低いところへ順次形成した。(9)道管相互壁孔の壁孔壁の微細構造:シナノキ、ハリギリで道管相互壁孔の壁孔壁の微細構造に明かな違いがあった。構造や分布に季節変動や部位による相違があり、壁孔壁の微細構造が水分通道に重要な役割を演じていることが示唆された。
• 熱帯産きのこ資源の開発
• シラカンバ樹液の溢出メカニズム
• 担子菌の染色体解析
• Development of mushroom resources in tropical forest
• Mechanism of Birch Sap Exudation
• Chromosomal Analysis of Basidiomycetes