【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】15K14675 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水田土壌 / 脱窒 / 典型的脱窒細菌 / 非典型的脱窒細菌 / メタトランスクリプトーム解析 / 脱窒反応 / 土壌微生物 / デルタプロテオバクテリア / 鉄還元菌 / 土壌学

【研究成果の概要】

環境中で微生物が転写しているRNA配列を網羅的に解読する手法であるメタトランスクリプトーム解析法を用いて、水田土壌において典型的脱窒細菌（主としてAlpha-, Beta-, Gammaproteobacteria綱に属する脱窒細菌）以外の非典型的脱窒細菌（ここでは非脱窒細菌）が脱窒反応を駆動しているのかを明らかにすることを試みた。その結果、湛水期・落水期、酸化層・還元層全てのサンプルにおいて亜硝酸還元以外の脱窒反応は非脱窒細菌が主に駆動している可能性が強く示された。本研究は、水田土壌の脱窒反応を担うプレーヤーと分業体制に関する新たな学術的知見を提供した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】環境農学

【研究領域課題番号】17658149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水田土壌 / 脱窒 / 土壌微生物 / Stable Isotope Probing法 / 亜酸化窒素 / 硝酸汚染 / 環境調和型農林水産 / 微生物生態

【研究成果の概要】

農耕地においては硝酸性窒素による地下水汚染ならびに温室効果ガスである亜酸化二窒素(N_2O)の生成が大きな環境問題となっている。これらを解決するためには「脱窒の制御」が望まれる。そのためには、従来ブラックボックスであった、土壌において脱窒反応を活発に行っている微生物のメンバーを明らかにする必要がある。本研究は環境中で実際に機能している微生物集団を特定する方法であるStable Isotope Probing法を湛水土壌に適用して行い、「湛水土壌で実際に脱窒に寄与している土壌微生物メンバーの同定」を行い、脱窒の制御へ向けての基礎的情報を得ることを目的として行った。
水田土壌(東大田無農場から採取)に硝酸ナトリウムと13Cで標識した脱窒菌の基質を添加してバイアルびんに入れ、気相をアルゴン-アセチレン混合ガスで置換してインキュベートした。インキュベートの条件は平成17年度に決定した通りである。インキュベート後、土壌からDNAを抽出し、密度勾配超遠心により13C-DNAと12C-DNAとを分画し、13C-DNAを回収した。このDNAを鋳型として16S rRNA遺伝子をPCR増幅し、クローニング・シーケンスを行った。
約50クローンについてシーケンスし、データベースによる相同性検索を行った結果、この土壌インキュベート系においてはDenitratisoma, DechloromonasなどのRhodocyclaceaeに属する脱窒菌群が優占していること、また、Oxalobacteraceaeに属する細菌群が出現していることが明らかになった。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】2,800千円 (直接経費: 2,800千円)