Studies on nitrogen fixation of iron reducing bacteria as a key process of sustainable nitrogen fertility in paddy soil : towards low nitrogen agriculture
| Project/Area Number |
20H00409
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
妹尾 啓史 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40206652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 智恵 宇都宮大学, 農学部, 助教 (10725526)
小暮 敏博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)
伊藤 英臣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70748425)
増田 曜子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (80813237)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥45,500,000 (Direct Cost: ¥35,000,000、Indirect Cost: ¥10,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
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| Keywords | 水田土壌 / 鉄還元菌窒素固定 / 土壌微生物 / 窒素供給力 / 窒素肥沃度 / 低窒素農業 / 水田土壌微生物 |
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| Outline of Research at the Start |
「稲は地力でとる」と言われるように、水田土壌には窒素供給力（窒素肥沃度）を自律的に維持する能力が備わっているが、そのメカニズムは不明であった。我々は近年、「鉄還元菌による窒素固定」が窒素供給力の根幹をなす可能性を見出した。これを発展させ、本研究では低窒素施肥で十分な水稲収量を得る低窒素農業技術の基盤を構築する。水田土壌の鉄還元菌の生態、窒素固定量、窒素固定を制御する要因の解析を行う。さらに、鉄施用を軸として鉄還元菌窒素固定を高める土壌管理法を提案し、圃場試験によって技術の確立を目指す。鉄還元菌窒素固定の全貌を解明し、大量窒素施肥による環境汚染を低減化する水稲生産技術へ応用する独創的研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅰ．水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明
(1)水田土壌由来の鉄還元細菌が炭素源として稲わら由来のセルロース、キシラン、リグニンを利用して窒素固定を行うかどうかを調べた。その結果、数種のGeomonas株とAnaeromyxobacter sp.の1株がセルロースおよびキシランを利用し窒素固定を行うことが明らかになった。(2)公表されている海外の水田土壌メタトランスクリプトームデータを再解析したところ、鉄還元菌の窒素固定遺伝子転写産物が検出された。このことから、海外の水田土壌においても鉄還元菌が窒素固定を行っていることが強く示唆された。(3)水田土壌ミクロコズムに15N2を封入し固定された窒素量をIRMSによって検出する手法の検討を行った。(4)圃場において湛水初期および後期、間断灌漑期の土壌を採取し窒素固定活性を測定した。その結果、湛水初期および後期に窒素固定活性が高まることが明らかとなった。(5)湛水および落水期における稲わらの分解速度を調査するとともに、土壌に含まれる稲わら分解産物の検出法についての検討を行った。(6)土壌中の鉄化合物の湛水による形態変化を、XRDおよびメスバウアー分光法によって測定する手法の検討を行った。
Ⅱ．鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用
(1)室内系ミクロコズム水田土壌に鉄鉱物を添加して水田土壌中の鉄還元菌窒素固定活性を強化できるかどうかを調べるため、純度が高く粒子径が均一なFerrihydrite, Hematite, Goethiteを調製し、ミクロコズム試験を開始した。(2)圃場に施用した鉄資材による鉄還元菌窒素固定活性の強化および窒素肥沃度の向上について、年間を通した調査を開始した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
