Coexistence of ammonia-oxidizing bacteria in soil

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K18815
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 大久保 卓 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター 物質循環研究領域, JSPS特別研究員(PD) (70749275)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: アンモニア酸化細菌 / 多種共存 / 競争排除 / 固体表面

Outline of Annual Research Achievements

液体培地での最大増殖速度が異なる２株のアンモニア酸化細菌を液体、固体表面上で連続的に共培養し、相対存在比率の推移を計測した。実験には、16S rRNA遺伝子配列の類似度が９９％以上あり、液体培地での最大増殖速度が異なる２株のNitrosospira属細菌を用いた。
液体での共培養：２菌株をアンモニアを含む液体培地で連続的に共培養したところ、単独培養時の最大増殖速度の大きい株の相対存在比率が増加し続け、最大増殖速度の小さい株は競争排除された。競争排除は、ロトカボルテラモデルにより予測される結果と一致するが、比率の変化速度が相互作用因子を考慮しない数理モデルよりも小さく、共培養時に何らかの種間相互作用がある可能性も示唆された。
固体表面での単独培養：増殖速度は、液体培地での単独培地と同様の傾向を示した。
固体表面での共培養：２菌株を個体表面で、連続的に共培養したところ、単独培養での最大増殖速度小さい株の存在比率が増加した。本実験の培養期間では、競争排除には至らなかったが、培養期間を延ばすことで、固体表面培養でも競争排除が起こる可能性もある。連続培養中に培養槽から排出される液体培地でも、固体表面と同様に単独培養での最大増殖速度の小さい株の存在比率が増加した。このように、固体表面の共培養では単独培養実験から予測される結果とは反対の結果になったことから、固体表面では菌株間に何らかの相互作用が存在し、競合には増殖速度以外の要因が深く関わることが示された。
上述のように、液体と個体表面では、競争優位となる菌株が異なることが明らかになった。液体と個体表面での棲み分けが環境中での多種共存を可能とする要因のひとつとなっていると考えられる。