2020 Fiscal Year Annual Research Report
New insights into the diazotrophs in terrestrial environments
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18K14366
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増田 曜子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (80813237)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Anaeromyxobacter / Geobacter / 窒素固定 / 水田土壌 / メタゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）陸域生態系における窒素固定遺伝子のグローバル調査
本項目では日本国内29地点の畑、水田、底質土壌および公共データベースに登録されている世界各地の陸域土壌(極地、砂漠、熱帯雨林、農耕地など98地点)のメタゲノム解析を行い、鉄還元菌（Anaeromyxobacter, Geobacter属細菌）由来の窒素固定遺伝子の検出頻度と分布を調査した。日本国内では29地点のうち28地点で鉄還元菌由来の窒素固定遺伝子が検出され、水田土壌や河川の底泥において特に優占していることが確認された。世界各地の98地点のうちでは、51地点で鉄還元菌の窒素固定遺伝子が検出された。また、これらの検出頻度は水田土壌だけでなく熱帯雨林等の森林土壌、砂漠、極地土壌においても高かった。これらのことから、鉄還元菌による窒素固定は水田土壌だけでなく世界各地の様々な環境において活発に行われている可能性が示された。
（２）鉄還元菌の単離培養、窒素固定活性の検証
日本各地の土壌、畑土壌、森林土壌、河川の底泥からの単離を試み、AnaeromyxobacterやGeobacter属細菌に近縁な株を複数単離した。得られたAnaeromyxobacter属細菌7株のうち3株のゲノムを解読したところ、窒素固定遺伝子がコードされていた。また、同属細菌が培地中だけでなく土壌中においても窒素固定活性を行うことを初めて実証した（Masuda et al., 2020）。Geobacter属細菌に近縁なものも 700株以上単離できたが、全ての株が新規な系統群であった。ゲノム解読や生理性状試験の結果、従来のGeobacter属とは異なる特徴を示すこと、また分子進化系統樹上でもGeobacter属から独立した系統群を形成することが判明し、2つの新属を提案した（Xu et al., 2019, 2020; Itoh et al., 2021）。
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