2017 Fiscal Year Research-status Report
環境DNA法による土壌微生物動態評価から温暖化に伴う土壌有機炭素の変動要因を探る
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16K00573
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
近藤 俊明 広島大学, 国際協力研究科, 特任准教授 (40391106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梁 乃申 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (50391173)
寺本 宗正 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 特別研究員 (10761041)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土壌呼吸 / 微生物呼吸 / 土壌微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌中の有機炭素は土壌微生物による分解過程を経てCO2として大気中に放出される。この現象は微生物呼吸と呼ばれ、人間活動に由来するCO2放出量の約9倍に相当する。温暖化に伴う微生物呼吸量の増加は地球規模の炭素収支に多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要であるものの、僅かな土壌中に数億個体が存在する土壌微生物の動態（量、種組成および活性等）を、従来の培養法を用いて把握することは極めて困難であった。
本研究では、広島県東広島市に設置された大型マルチ自動開閉チャンバー式土壌呼吸測定システムを用いて微生物呼吸を連続測定するとともに、赤外線ヒーターを使用して温暖化環境を人工的に創出した温暖化区（+2.5°C）および非温暖化区からそれぞれ土壌を採取し、次世代シーケンサーを活用した環境DNA解析法を用いて、①土壌微生物の種組成、および②土壌微生物量を評価することで、土壌微生物動態に対する温暖化の影響を評価した。その結果、①日本の森林生態系では、温暖化環境下においても微生物呼吸量の減少をもたらすと考えられる土壌微生物種の消失や土壌微生物量の減少が生じないこと、②土壌微生物種数や土壌微生物量に変化はないものの、温暖化に応じて多様な有機物の分解に関わる放線菌の出現頻度が増加することが明らかとなった。つまり、こうした日本の森林生態系における土壌微生物相の高い温度耐性と、温暖化に応じた特定の土壌微生物グループの出現頻度の増加が、これまで日本の森林生態系で報告されてきた温暖化効果の長期維持（土壌呼吸量の増加）の要因になっていることなどが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、温暖化操作実験を実施している広島県東広島市の二次林において調査を行い、最新の遺伝解析技術を用いて、温暖化が微生物呼吸量と強く関係する土壌微生物動態に及ぼす影響を評価した。これまで欧米の森林生態系で報告されてきた調査結果とは異なり、温暖化環境下においても土壌微生物種の消失や土壌微生物量の減少がなく、微生物呼吸を促す放線菌の出現頻度が増加することが明らかとなり、こうした温暖化に対する微生物の応答が、これまでアジアの森林生態系で報告されてきた温暖化効果の長期維持（土壌呼吸量の増加）の要因になっていることなど、新たな知見を得ることができた。さらに、土壌微生物量や種組成に加え、土壌微生物の活性に関する調査についてもすでに準備を行っており、研究の進捗状況は良好であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は温暖化が土壌微生物量や土壌微生物の種組成に及ぼす影響の評価に加え、土壌微生物の活性に及ぼす影響についても研究を進めていく予定である。これまでブラックボックスとされてきた「温暖化環境下における土壌微生物動態」の解明を通して、森林生態系が将来に渡ってCO2吸収源として機能するのか、あるいは温暖化に伴って土壌有機物分解が促進し、更なる温暖化と微生物呼吸の増加が生じることで放出源へと転換するのか（正のフィードバック効果）といった疑問の解明を試みる予定である。
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| Causes of Carryover |
予定していたよりも安価に実験が行えたため、わずかではあるが次年度使用額が生じた。今年度、実験精度の検証のための再解析などに使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
