2017 Fiscal Year Annual Research Report
Microbial ecological analysis of soil genesis in the Miyakejima volcanic environment
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16H02932
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
太田 寛行 茨城大学, 農学部, 教授 (80168947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上條 隆志 筑波大学, 生命環境系, 教授 (10301079)
西澤 智康 茨城大学, 農学部, 准教授 (40722111)
成澤 才彦 茨城大学, 農学部, 教授 (90431650)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土壌学 / 微生物生態学 / 生物地球化学 / 環境再生 / 火山噴火 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、三宅島2000年噴火堆積物をモデルとして、生態系再生の基盤である土壌生成と微生物の群集・機能との関係を明らかにし（学術的意義）、火山噴火被災地の環境再生に関する基礎情報を提供すること（応用的意義）である。学術的意義の面では、これまでの研究成果を分析することによって、土壌形成と炭素集積との間に一定の関係があることをまとめるに至った。この関係性では、母材が地表に表れてからの経過時間（母材年齢）に対して炭素含量（TC）をプロットすると、TC=0.1%、1%に達する母材年齢はそれぞれ16年、160年になる関係が得られる。その境界点（TC=0.1%, 1%）では、呼吸活性が変化し、細菌叢と機能遺伝子構成も遷移することを明らかにした。この成果は、これまでの本研究で、(1)調査地点であるOY地点の母材（火山灰堆積物、TC<0.1%）で微生物による炭素固定の寄与を活性と遺伝子の面から明らかにしたこと、(2)IG9地点の火山灰堆積物の継続的な調査で、15年という母材年齢でも急速な土壌化とTC上昇（>1%）が起こることを見いだしたことによる。IG9地点では、植生の光合成による炭素が一過的に多量に流入した結果であったことが推察されている。また、母材の化学的風化を促進する細菌としてArthrobacter属細菌分離株の特徴を詳細に分析した。応用的意義の展開に向けて、パイオニア植物（ハチジョウススキ）の根圏および根内の微生物を調査し、荒廃地の再生に利用できる有用な微生物資材の獲得をめざした。まず、パイオニア植物の根圏が窒素固定活性を持つことを見いだし、Burkholderia属細菌を主要な根圏細菌として分離した。根内微生物（エンドファイト）については、リン溶解活性や窒素固定活性が報告されているPseudomonas属細菌と、植物の生育促進作用が知られている糸状菌エンドファイトであるPhialocephala fortiniiグループを分離した。
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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
土壌形成と炭素集積の関係を、土壌の生化学的活性、土壌細菌叢の遷移、土壌の炭素固定や窒素循環に関わる機能遺伝子の遷移という観点からまとめることができた。現在、IG9地点での土壌層位形成において、実際に遷移している微生物群の特定をRNA解析から目指している。さらに、母材（火山灰）の化学的風化を促進する細菌に着目して、三宅島火山灰堆積物からの分離株で活性を検出している。荒廃地の再生に利用できる有用な微生物資材の獲得をめざして、パイオニア植物（ハチジョウススキ）の根圏および根内の微生物を調査した結果、Burkholderia属とPseudomonas属の細菌、糸状菌エンドファイトであるPhialocephala fortiniiグループを分離できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、学術的意義の追究に向けて、最終的な研究ステップである「実際に遷移している微生物群の特定」をめざして、土壌からのRNA抽出等の課題を克服して遺伝子解析を進める。さらに、これまでの研究成果をまとめて、「土壌形成と微生物」についての総説を著して公表する。応用的意義の追究では、パイオニア植物（ハチジョウススキ）のエンドファイトとして、Pseudomonas属の細菌、糸状菌エンドファイトであるPhialocephala fortiniiグループを分離できたので、これらの分離株を用いて、植物生育促進活性を検討して行く予定である。
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