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都市に成立する微生物群集および土壌環境の解明とその健全化手法の検証

Research Project

Project/Area Number 23K13974
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 39070:Landscape science-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

龍見 史恵  北海道大学, 農学研究院, 特別研究員(PD) (30883417)

Project Period (FY) 2023-01-20 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords外生菌根菌 / 土壌微生物 / 都市生態系 / 内生菌 / 都市緑化 / 窒素循環 / トランスクリプトーム
Outline of Research at the Start

本研究では、都市の緑地管理手法が土壌・植物さらには人間の健康に関る微生物群集へ与える影響を解明し、この視点から最良と考えられる環境を土壌を起点に簡易的に誘導する方法を検証することを目的とする。そのために、(1)樹木の植栽密度や土壌被覆に用いられる材質の違いなどが(a)土壌の微生物群集および植物への栄養分供給機能、(b)樹木の栄養状態および植物体内に共生する微生物群集、(c)空気中や雨水など人と接触する環境中の微生物群集に与える影響について、環境DNA解析技術などを用いて解明し、さらに(2)簡易な方法による土壌微生物の導入により、都市環境の植物生育や微生物群集機能の改善可能性について検証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、アメリカ・ボストン都市内の様々な緑地(76カ所)において、土壌、植物の葉および根のサンプルをそれぞれ228サンプルずつ採取し、DNA抽出を行い、都市の緑地生態系内の微生物群集が、管理方法の違いによってどのように規定されるのか解明を進めている。また、都市でよく用いられる土壌に、複数のタイプの森林土壌(都市林縁部、都市林内部、郊外林内部)を加えてポット実験を行い、森林土壌微生物、特に都市環境ストレスに既に適応した森林土壌微生物の導入が、街路樹の生育や健康を改善するのか、明らかにする研究を進めている。当該年度の研究にて、各緑地を、合計の樹冠の面積および下草やリターの有無など、管理強度に基づいて、森、林、公園、芝生、街路の5つのタイプに分類した。その結果、管理強度に伴って有意に、土壌温度・pH・硝酸態窒素濃度が上昇し、土壌含水率・有機物含有率が低下しており、都市緑地の管理特性の違いが土壌環境を大きく規定することが明らかとなった。これらの土壌因子は、土壌微生物組成の決定要因として知られている。一方で、土壌中のアンモニウム態窒素濃度および可給態リン濃度については、管理強度による有意な差は見られなかった。さらに、管理強度に加えて、各緑地の位置する地域の人口密度が、上記の土壌要因に与える影響についても検定を行ったが、明瞭なパターンは確認できなかった。緑地の立地については、さらに細かい情報(近隣の交通量など)も集める予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定していたサンプリングが無事に完了し、土壌の物理化学特性の分析およびDNA抽出についても順調に進められている。また、ポット実験も無事に開始させることができたた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、緑地の微生物叢の解明に関しては、引き続き採取済みのDNAサンプルの分析・解析を進める。開始済みのポット実験についても、定期的に状況を確認しに行き、計画通りの時期にサンプルを採取する予定である。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Boston University/University of Florida/Dartmouth College(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Netherlands Institute of Ecology(オランダ)

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  • [Int'l Joint Research] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

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  • [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Sciences(中国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Nigeria(ナイジェリア)

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  • [Journal Article] Effect of chicken manure amendment on lead burden in mice: exposure to lead-spiked soil2024

    • Author(s)
      Soe Nyein Chan、Yohannes Yared Beyene、Ohigashi Takamitsu、Nakata Hokuto、Tatsumi Chikae、Uchida Yoshitaka、Mufalo Walubita、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Igarashi Toshifumi、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M. M.
    • Journal Title

      Journal of Soils and Sediments

      Volume: in press Issue: 5 Pages: 2001-2011

    • DOI

      10.1007/s11368-024-03769-y

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  • [Journal Article] Stability of ammonia oxidizer communities upon nitrogen fertilizer pulse disturbances is dependent on diversity2023

    • Author(s)
      Mitsuta Akari、Ishige Nao、Tatsumi Chikae、Musavi Madegwa Yvonne、Eurya Kuramae Eiko、Uchida Yoshitaka
    • Journal Title

      Geoderma

      Volume: 439 Pages: 116685-116685

    • DOI

      10.1016/j.geoderma.2023.116685

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mycorrhizal type affects forest nitrogen availability, independent of organic matter quality2023

    • Author(s)
      Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Hyodo Fujio、Du Sheng、Yamanaka Norikazu、Tateno Ryunosuke
    • Journal Title

      Biogeochemistry

      Volume: 165 Issue: 3 Pages: 327-340

    • DOI

      10.1007/s10533-023-01087-y

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Urbanization and edge effects interact to drive mutualism breakdown and the rise of unstable pathogenic communities in forest soil2023

    • Author(s)
      Tatsumi Chikae、Atherton Kathryn F.、Garvey Sarah M.、Conrad-Rooney Emma、Morreale Luca L.、Hutyra Lucy R.、Templer Pamela H.、Bhatnagar Jennifer M.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 120 Issue: 36 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1073/pnas.2307519120

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Variations in soil nutrient availabilities and foliar nutrient concentrations of trees between temperate monsoon karst and non‐karst forest ecosystems on Mount Ibuki in Japan2023

    • Author(s)
      Kajino Hirofumi、Fukui Misaki、Fujimoto Yutaro、Fujii Rei、Yokobe Tomohiro、Tatsumi Chikae、Sugai Tetsuto、Okada Naoki、Nakamura Ryosuke
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 38 Issue: 6 Pages: 842-851

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12414

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Natural farming diversifies resource-utilisation patterns and increases network complexity in soil microbial community of paddy fields2023

    • Author(s)
      Tatsumi Chikae、Lin Jinfeng、Ishiguro Munehide、Uchida Yoshitaka
    • Journal Title

      Agriculture, Ecosystems & Environment

      Volume: 356 Pages: 108618-108618

    • DOI

      10.1016/j.agee.2023.108618

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bacterial Communities and Soil Properties Influencing Dung Decomposition and Gas Emissions Among Japanese Dairy Farms2023

    • Author(s)
      Oraegbunam Chidozie J.、Kimura Akari、Yamamoto Terumasa、Madegwa Yvonne M.、Obalum Sunday E.、Tatsumi Chikae、Watanabe Toshihiro、Uchida Yoshitaka
    • Journal Title

      Journal of Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 23 Issue: 3 Pages: 3343-3348

    • DOI

      10.1007/s42729-023-01250-2

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Microbial communities associated with nitrogen transformation in canopy soils on large cedars in Yakushima, Japan2024

    • Author(s)
      K Sueyoshi, C Tatsumi, JM Bhatnagar, S Hioki, M Kida, T Ohta, H Ishii, I Saeki, W Azuma
    • Organizer
      日本生態学会大会
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  • [Presentation] ヤクスギ林冠と地上土壌における菌根菌群集の比較2024

    • Author(s)
      末吉功季、 龍見史恵、Jennifer M. Bhatnagar、日置頌、木田森丸、太田民久、石井弘明、佐伯いく代、東若菜
    • Organizer
      日本森林学会大会
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  • [Presentation] 植物の元素利用と菌根共生:窒 素、リンに着目して2023

    • Author(s)
      中村亮介、 龍見史恵
    • Organizer
      菌根共生からみた進化群集生態学
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    • Invited
  • [Presentation] 無肥料無農薬栽培水田における土壌微生物叢について2023

    • Author(s)
      内田 義崇、 龍見 史恵、林 金鋒
    • Organizer
      日本土壌肥料学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] Mycorrhizal Fungal Key Roles in Forest Soil Function and Vulnerability to Urbanization2023

    • Author(s)
      Chikae Tatsumi
    • Organizer
      Harvard Forest Seminars
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Urban trees grow faster when planted further from industrial zones2023

    • Author(s)
      KF Atherton, I Frenette, D Heaton, C Tatsumi, I Smith, LR Hutyra, JM Bhatnagar
    • Organizer
      Annual Meeting of the Ecological Society of America
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 北海道酪農場における異なる生息地に潜む微生物叢が相互に及ぼす影響の解明2023

    • Author(s)
      山本皓正、龍見史恵、内田義崇
    • Organizer
      日本土壌肥料学会大会
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  • [Presentation] Diversity of soil microbial community is linked to the stability of ammonia-oxidizing bacterial community and nitrification rates in a volcanic ash soil2023

    • Author(s)
      A Kimura, N Ishige, C Tatsumi, YM Madegwa, E Kuramae, Y Uchida
    • Organizer
      The 8th International Conference on Nitrification and Related Processes
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Interact-o-gram: Understanding the Biology behind Association Networks2023

    • Author(s)
      KF Atherton, C Tatsumi, D Segre, JM Bhatnagar
    • Organizer
      The 31st Annual Intelligent Systems For Molecular Biology and the 22nd Annual European Conference on Computational Biology (ISMB/ECCB)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impact of urbanization and forest fragmentation on fungal community composition and activity: A focus on functions for maintaining tree-symbiosis and driving biogeochemical cycles2023

    • Author(s)
      C Tatsumi, H Wang, KH Chen, HL Liao, LR Hutyra, PH Templer, JM Bhatnagar
    • Organizer
      American Geophysical Union 2023 Fall Meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Cutting Up Forests...

    • URL

      https://www.bu.edu/articles/2023/cutting-up-forests-disrupts-essential-bond-between-trees-and-fungi/

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URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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