水田土壌のメタン生成共生系を構成する微生物群の解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18580059
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 浅川 晋 Nagoya University, 大学院・生命農学研究科, 准教授 (50335014)
• Keywords: 水田土壌 / メタン生成 / 微生物共生系 / 培養法 / 分子生態 / 酢酸 / 種間水素転移 / 変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法

Research Abstract

本研究は,水田土壌のメタン生成反応を担う微生物群の中で,メタン生成共生系に焦点を絞り,培養法と分子生態学的手法を組み合わせて,その共生系を構成する菌群の特徴と働きを明らかにすることを目的とする。酢酸は水田土壌における主なメタン生成基質の一つであり,酢酸を直接基質として利用するメタン生成古細菌によりメタンが生じるが,酢酸を水素と二酸化炭素に分解する真正細菌と水素利用性メタン生成古細菌との種間水素転移に基づく共生によってもメタンへ変換される。水田土壌の酢酸利用性のメタン生成古細菌群を最確値法で計数した培地中には,酢酸利用性のメタン生成古細菌以外に,水素利用性のメタン生成古細菌がしばしば観察されるため,上記の共生的メタン生成が起きている可能性がある。そこで,愛知県安城農業技術センター内の水田土壌を接種源とし酢酸を基質とした集積培養を行った。顕微鏡観察とDGGE解析の結果,1種類の真正細菌とMethanosacinaおよびMethanobacteriumに近縁な2種類のメタン生成古細菌が集積していた。ピルビン酸を基質とした培地により分離した真正細菌Al株は16S rDNAの解析からDesulfovibrio vulgaris subsp.vulgarisに近縁な硫酸還元細菌であり,水素利用性メタン生成古細菌の分離株(AHl株)はMethanobacterium formicicumに近縁であった。Al株とAHl株を硫酸塩の非存在下で,乳酸,ピルビン酸,エタノールを基質として共培養するとメタンが生成したが,酢酸を基質とした場合にはメタンは生成しなかった。酢酸を基質とした集積培養液に存在するAl株とAHl株は,酢酸を共生的に利用してメタンを生成することはできないが,ピルビン酸や乳酸などから栄養共生的にメタンを生成することが明らかになった。