2014 Fiscal Year Annual Research Report
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14J09473
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| Research Institution | National Institute for Agro-Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
大久保 卓 独立行政法人農業環境技術研究所, 生物生態機能研究領域, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | イネ / 16S rRNA / Methylosinus / Bradyrhizobium / 二酸化炭素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１、大気中の二酸化炭素濃度上昇が水稲根共生細菌へ与える影響
大気中の二酸化炭素濃度上昇が水稲根共生細菌の群集構造やメタン酸化、生成菌の共生菌数に与える影響、水稲品種間での影響の違いをFACE（開放系大気CO2増加）実験施設水田で栽培した水稲を用いて調べた。16S rRNA遺伝子配列解析により、水稲根共生細菌の群集構造は、大気中の二酸化炭素濃度上昇により統計的に有意に変化することが明らかとなった。メタン酸化細菌であるMethylosinus属の存在比率は、二酸化炭素濃度上昇により低下した。大気中の二酸化炭素濃度上昇と品種の交互作用は、統計的に有意な効果は認められなかった。FACE実験施設を用いた過去の研究により、大気中の二酸化炭素濃度上昇により、水田からのメタン放出量が増加することが報告されている。増加の原因は、水稲のバイオマスの増大等により根圏の有機物が増加し、メタン生成量が増加するためであると考えられてきたが、本研究によりメタン放出量増加の一因は、メタン酸化量の減少にあることが示唆された。
２、水稲根に共生する細菌群集構造の時系列変動
幼穂形成期と登熟期の水稲根に共生する細菌の群集構造解析を行った。幼穂形成期の水稲根ではBurkholderia属、登熟期ではメタン酸化細菌（Methylosinus属）やC1化合物代謝能を持つ細菌（Bradyrhizobium属等）が高頻度で検出され、１か月半程度の短期間で群集構造が大きく変化することが明らかになった。幼穂形成期と登熟期の間には、水田土壌で生成されたメタンが水稲根を通り大気中に大量に放出されている。水稲根におけるメタン濃度の増加がメタン酸化細菌やＣ１化合物代謝細菌の存在比率を高めたと推測された。水稲根に共生する細菌群集構造の変動要因として、メタンが重要な役割を果たしている可能性が強く示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イネ根に共生する細菌の群集構造を規定する要因として、メタン等のC1化合物が重要であるという仮説が得られた。大気二酸化炭素濃度上昇により、根に共生するメタン酸化細菌、C1化合物代謝細菌の存在比が減少することも発見し、メタン以外の要因もメタン酸化細菌、C1化合物代謝細菌数に影響を与えることを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
施肥や大気二酸化炭素濃度等の条件を変えて栽培したイネに根に共生するメタン酸化菌の菌数や活性を調べ、根に共生するメタン酸化細菌、C1化合物代謝細菌に影響を与える要因を特定する。
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[Journal Article] Elevated atmospheric CO2 levels affect community structure of rice root-associated bacteria2015
Author(s)
Takashi Okubo, Dongyan Liu, Hirohito Tsurumaru, Seishi Ikeda, Susumu Asakawa, Takeshi Tokida, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Naohiro Aoki, Ken Ishimaru, Kazuhiro Ujiie, Yasuhiro Usui, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Kentaro Hayashi, Toshihiro Hasegawa and Kiwamu Minamisawa
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 6
Pages: Article 136
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Effects of Elevated Carbon Dioxide, Elevated Temperature, and Rice Growth Stage on the Community Structure of Rice Root–Associated Bacteria2014
Author(s)
Takashi Okubo, Takeshi Tokida, Seishi Ikeda, Zhihua Bao, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Yasuhiro Usui, Kentaro Hayashi, Toshihiro Hasegawa, Kiwamu Minamisawa
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Journal Title
Microbes and Environments
Volume: 29
Pages: 184-190
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A Fine-Scale Phylogenetic Analysis of Free-Living Burkholderia Species in Sugarcane Field Soil2014
Author(s)
Kanako Tago, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Takashi Okubo, Ronald Navarro, Tomo Aoyagi, Kentaro Hayashi, Masahito Hayatsu
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Journal Title
Microbes and Environments
Volume: 29
Pages: 434-437
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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