2018 Fiscal Year Research-status Report
土壌の生物性評価手法としての微生物起源揮発性有機化合物の網羅的解析法の適用
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17K07699
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
境 雅夫 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (20225775)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 土壌微生物 / 揮発性有機化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌の微生物間における多様な相互作用は、土壌微生物の増殖や活性に影響を及ぼしており、この相互作用は土壌管理などの異なる環境条件によって変化する可能性がある。したがって、この土壌微生物間の相互作用（ネットワーク）を理解し、そのネットワークの状況を的確に判断できれば土壌の生物性の評価につながることが期待される。近年、微生物の産生する揮発性有機化合物（VOCs）の多くは微生物間（さらに微生物と植物/動物間）に様々な作用を及ぼす情報化学物質（infochemicals）であるという知見が蓄積されてきている。そこで本研究では、土壌微生物由来のVOCsを網羅的に解析して土壌の生物性を評価するための解析方法について検討している。今回は、根圏微生物のVOCsを攪乱することなく分析することを検討した。
根圏の微生物由来VOCsを測定するため、大容量ヘッドスペース（LVSH）法の適用を検討した。これは、試料を専用のガラス容器に入れ、その大容量のヘッドスペースガスを低温濃縮することでGC-MSへ導入する方法であり、試料そのままの状態の微量なVOCsを測定することが可能である。植物をポットで栽培し、ポットごとそのままLVSH専用容器に移した。その一定時間後の容器中に存在するVOCs成分をLVSH法によるＧＣ-MSにて分析した。分析方法を最適化するため、ヘッドスペースガスの濃縮条件やＧＣ-MS分析条件を調べ、高感度で再現性の高い分析条件を検討した。その結果、ヘッドスペースガスの注入方法にはPulsed Vacuum Extraction 100ml×5回を用い、高い再現性でより多くのVOCs成分を検出することが可能となった。この方法を用いてトマト幼植物の根圏のVOCsプロファイルを解析した結果、根圏の土壌微生物由来VOCsおよび植物由来VOCsを同時に検出することが可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
土壌試料のVOCs測定の分析条件の最適化および植物体を含む土壌試料の大容量ヘッドスペース（LVSH）法によるGC-MS解析条件の最適化を行い、土壌微生物由来VOCsおよび植物由来VOCsを同時に検出することが可能となった。しかし、土壌管理の異なる土壌試料のVOCs分析実験が未達成であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
確立した土壌VOCs分析方法を用いて、様々な土壌（土壌の種類や土壌管理の異なる土壌）および植物体を含む土壌についてVOCsプロファイルを解析する。この時、解析に用いた土壌からDNAを直接抽出して次世代シークエンサー等による細菌のメタ16S解析（糸状菌はメタITS解析）を実施して、土壌の微生物フロラを解析する。これにより、土壌微生物の種構成と土壌VOCsプロファイルとの関係性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
植物根圏試料VOCsの大容量ヘッドスペース（LVSH）法によるGC-MS解析測定における分析条件の最適化の検討に時間を要したため、予定していた土壌管理の異なる土壌試料のVOCs解析に関する研究が実施できなかった。そこで次年度において、この土壌管理の異なる土壌試料の分析実験を早急に実施し、次年度計画の研究を予定通りに遂行する。
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