Leaf decomposition at temporary water area in Satoyama forest

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K00652
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 河内 香織 近畿大学, 農学部, 講師 (50423984)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: バクテリア群集 / 落葉分解 / 分解の場所 / 次世代シークエンサー / ゲノム抽出

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、里山林を流れる小渓流を対象として落葉分解に焦点を当てて研究を行う。森林から落下した落葉が多量に供給され陸域と水域のつながりが密接であるこの場所は、降雨量によって表流水の量が大きく影響を受け、陸域と水域が頻繁に入れ替わる一時的水域である。山地渓流において落葉は河川生態系にとって重要な有機物の供給源であり、落葉の分解は溶脱、微生物の定着、大型無脊椎動物の摂食が、重なりを持った時系列で進行する。分解過程において落葉が渓流生態系に組み込まれるために重要なのが微生物の定着である。微生物はリグニンやセルロースなどの難分解性物質を分解できる数少ない生物であり、より高等な生物による栄養摂取のための媒介役を果たしている。現在渓流域では主に水生昆虫類と、真菌である水生菌類の研究は進んでいるものの、バクテリアに関する実験はまだ少ない。
29年度は、奈良県奈良市内の里山林内を流れる細流及び林内の土壌等において分解を行う菌叢をそれぞれ特定し、各菌叢の特色について検討した。里山内を流れる細流内、および細流と陸域の移行帯（半陸上）から採取した落葉落枝と、付近の土壌から抽出したDNAからそれぞれの基質に付着した菌叢を解析した。落葉と落枝に付着したゲノムを抽出し16SrRNA領域をPCRで増幅精製した後、次世代シーケンサーを用いて塩基配列を解読し出現した菌叢を特定した。
陸上の落葉から23科29属34種、半陸上の落葉から27科30属31種、陸上の土壌から19科28属21種、水中の落葉から17科20属28種、水中の落枝から22科25属36種のバクテリアが判別された。陸上及び半陸上における優占種と水中における優占種は異なったことから、距離が近くとも森林から落下した有機物の落下場所がその後のバクテリアによる分解過程に影響を与えていることを示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

妊娠出産のため、回収したサンプルの処理がやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

29年度には、上記の研究実績とは別に人為的に陸域と水域を入れ替えた分解実験を行った。分解実験にはリターバッグを160個作製し、実験終了後にはバッグを回収してゲノムの抽出、定着した水生昆虫類のソーティング、落葉の分解速度の計測などを行っている。
30年度はこのサンプル処理を急ぎ進めるとともに、早くmaiseqにかけてバクテリアの解析を行う。
29年度は、降雨による出水が激しく、渓流の形状が変わったり土砂が堆積するなど、実験のタイミングを見極めることが大変難しかった。30年度は、台風情報等の降雨情報に引き続き注意するとともに、室内実験を併用するなどして研究を遂行する。

Causes of Carryover

29年度は妊娠出産のため、研究の進捗がやや遅れた。多数のサンプルについてMiseqにかける予定であるため、30年度は次世代シークエンサー分析用のカートリッジの購入に充てる。