水田のメタン生成において細胞外電子伝達は重要か？二重同位体標識による直接定量
| Project/Area Number |
22KJ3116
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| Project/Area Number (Other) |
20J40189 (2020-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2020-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
梶浦 雅子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業情報研究センター, 研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥238,006 (Direct Cost: ¥183,081、Indirect Cost: ¥54,925)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 経路別メタン排出量 / メタン排出量の日変動 / バブリング由来のメタン排出量 / 夜間観測 / 品種間差 / 経路別メタンフラックス / 分離定量法の開発 / 気泡バブル由来のメタン / 遊離酸化鉄 / 黒ボク土 |
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| Outline of Research at the Start |
メタン生成のプロセスとして注目されている、鉄還元菌からメタン生成菌への細胞外電子伝達が、実際の水田土壌において重要であるのか明らかにすることを目的とし、二重同位体標識物質を用いた培養実験を行う。一方、生成されたメタンの排出は主にイネの通気組織を介して、また土壌からのバブリングによって排出されるが、両者を分離定量する方法がなかったため、これを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタンは主に、イネの通気組織を通じて、もしくは土壌からのバブリングによって排出される。いずれもイネの成熟とともに増大するが、バブリング由来の排出量は特に、成熟後期に急激に増大する。またバブリング由来の排出量はイネ経路の排出量より温度依存性が大きいことなどがわかっている。これらを踏まえ、本年度は多品種を扱った圃場試験を行い、昨年度開発した経路別メタン排出量定量法を用いて解析を行ったところ、主に以下の成果を得た。（１）日中のメタン排出量は、温度変化に伴って変動（朝・夕に少なく、昼に多い）しており、その変動は主に温度依存性の大きいバブリングに依存していた。そのため、変動幅はバブリング由来の排出量が多くなる生育後期に大きくなることがわかった。また、（２）１日のメタン排出量の評価に、夜間観測が適するケースがあり、それを具体化、明確化した。（３）イネ経路、バブリング由来のメタン排出量、および全排出量に対するバブリングの寄与率が品種によって大きく異なることがわかった。同位体を用いた微生物実験は、当初2021年中に納品されるはずだった同位体測定装置（所属研究機関の共同備品）がCOVID-19の影響で次年度に繰り越されたため遅れているものの、本年度の成果はメタン排出のメカニズム解明に大きく貢献したといえる。成果１，２に関しては、より精度の高い日排出量の定量法について言及するものであり、また成果３に関しては、メタン排出量の低いイネを作りうることを示唆するものであり、いずれも将来的意義は大きい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、水田からのメタン排出プロセスの解明にむけた大きな成果を得ることができた。一方で、予定していた同位体試料を用いた微生物実験が、コロナ禍による物流への影響などにより十分に行えず、本研究課題の進捗はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)土壌試料のサンプリングおよび調整：鉄酸化物の量や質が異なる可能性のある水田土壌をサンプリング、もしくは異なる鉄酸化物の添加や除去によりDIET定量実験に適する試料を準備する。
(2)土壌試料の基礎理化学分析：全有機態炭素量、全窒素量、易分解性有機物量、可給態窒素量、マンガン酸化物量、硫黄含量、土壌有機物の化学性(13C-NMR)、pH、電気伝導度を測定する。
(3)DIET 定量実験：同位体標識した基質を用いて培養実験を行う。その際、エタノール、酢酸、メタン、CO2 生成量をモニタリングし、酢酸蓄積、メタン生成などの各フェーズが捉えられるよう高頻度のサンプリングを試みる。このとき、今後想定される土壌微生物に関する遺伝子解析に備えて土壌試料を採取、保存する。
(4)１年目に開発した、水田からの経路別（イネの通期組織、土壌から噴出する泡）メタン排出量の測定法を用いることで２年目も多くの成果が得られたため、これを国内外の学会で発表し、論文を執筆、投稿する。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
