| Project/Area Number |
21F21091
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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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) |
XU ZHENXING 東京大学, 農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 鉄還元菌 / 一酸化二窒素生成 / DNRA反応 / Geomonas / Oryzomonas / 水田土壌 |
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| Outline of Research at the Start |
水田土壌において主に鉄還元菌が行っていると考えられる脱窒の最終ステップ（N2O→N2）、窒素固定（N2→NH4+）、DNRA（NO3-→NH4+）は、温室効果ガスN2Oの排出量が少なく土壌の窒素肥沃度が維持されるという水田の特徴の鍵となる重要な反応である。本研究では、水田土壌において鉄還元菌が駆動するこれらの反応経路および活性の制御要因を解析し、持続的な水稲生産技術の基盤となる知見を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究では、Nar駆動型の硝酸からのアンモニウム生成におけるN2O生成経路として、NO2-からN2Oの生成にNar（NO2-→NO）とHcp-Hcr（NO→N2O）酵素が寄与することを見出した。また、DNRA活性とN2O生成に影響を与えるいくつかの環境因子も評価した。しかし、Narではなく、Nap酵素による硝酸からのアンモニウム生成が存在することが知られている。Napによる硝酸からのアンモニウム生成におけるN2O生成メカニズムを明らかにすることを試みた。まずNap酵素のみを保有するオリゾモナス株を3株選び、N2O生成経路の探索を行った。その結果、NO3-還元過程におけるNO3-消費、NO2-、NH4+、N2O生産などの表現型が、ジオモナス株（Nar型）とは対照的にオリゾモナス株では類似しており、NO2-から中間産物のNOを介してN2Oが生成していることが確認された。N2O生成に関わる酵素を明らかにするために、RT-qPCRとN2O同位体分析を行った。その結果、亜硝酸還元酵素（Nrf）とHcp-HcrがN2O生成に寄与する可能性が高いことが分かった。同位体分析におけるDNRA由来のN2Oのサイトプレファレンス（SP）値は45～50‰であり、脱窒や硝化など他の既知のN2O生成過程と顕著な違いを示し、SP値がDNRA由来のN2Oを他の経路由来のN2Oと識別する適切なツールになることが示された。
また、鉄還元菌ジオモナス株によって駆動されるDNRAプロセスにおけるNO3-、NO2-、NH4+の同位体分析を行った。脱窒過程におけるNO3-のΔ15N/Δ18O値はNar酵素駆動型とNap酵素駆動型で異なることが知られているが、本研究ではNar酵素駆動型のDNRA過程ではΔ15N/Δ18O値がさらに異なることが初めて明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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