2018 Fiscal Year Research-status Report
Characterization of ubiquitous but previously-overlooked nitrogen-fixing bacteria in soil ecosystems
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18K19165
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
妹尾 啓史 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40206652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 英臣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (70748425)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒素固定 / 土壌 / 微生物 / 陸域生態系 / 鉄還元細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅰ．土壌環境における窒素固定遺伝子のグローバル調査
鉄還元細菌による窒素固定がグローバルな普遍性を有するかを、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のメタゲノムデータを解析することにより検証した。その結果、水田土壌のみならず極地、砂漠、熱帯雨林においても鉄還元細菌由来の窒素固定遺伝子が検出された。
Ⅱ．鉄還元細菌の窒素固定能の検証
１．鉄還元細菌の単離、窒素固定活性測定、窒素固定遺伝子の同定：滅菌水田土壌を培地とした鉄還元細菌の集積培養法を用いて、これまで水田土壌から単離されてこなかったGeobacter属細菌を100株以上単離することに成功した。これらの株のうち14株が新規株であったため、新規株について性状解析およびドラフトゲノム解析を行った。また、これらの株は大気中の窒素ガスをアンモニアに変換する窒素固定活性だけでなく、硝酸をアンモニアに変換するDNRA活性も保有していることが明らかとなった。これらのことから、Geobacter属細菌は水田土壌中の窒素肥沃度維持に大きく貢献している可能性が示された。
２．土壌における鉄還元細菌の窒素固定能の検証：水田、畑、森林、底質土壌を用い、土壌水分や気相の酸素濃度を変えた室内系土壌ミクロコズムを作成して保温静置し、窒素固定活性を経時的に測定した。活性が高まった土壌について、全細菌と鉄還元細菌の16S rRNA遺伝子の発現解析を行った。鉄還元細菌のの活動は、還元的な環境が保たれることにより高まることが明らかとなり、これらの細菌の自然環境中での窒素固定への貢献が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
いずれの項目も計画通りにほぼ進行しており、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
窒素固定能を有する鉄還元細菌を多数分離することに成功しており、その遺伝的、生理的性状解析を重点的に進める。菌株の遺伝的基盤の解明と、窒素変換機能の解析、窒素固定活性に及ぼす環境条件の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
土壌サンプリングの日程・回数に変更が生じたため。来年度の土壌サンプリング費用に充てる。
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