2019 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, 主任研究員 (70748425)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒素固定 / 水田土壌 / 鉄還元細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物的窒素固定は生態系を支える重要な反応である、我々は、水田土壌のメタトランスクリプトーム解析から、土壌に豊富な鉄還元細菌こそが水田の窒素固定をになる鍵微生物であるという新知見を得た。本課題ではこれを多面的に検証するための研究項目を進めている。
今年度は、これまでに水田ならびに水田に隣接する土壌から単離した鉄還元細菌の分離株について、遺伝的ならびに生理的性状解析を進めた。
Geobacter-likeな分離株63株のの系統解析を行った結果、14の新属を見出した。系統分類を整理して、Geobacteriaceae科に属する2つの新属（GeomonasとOryzomonas）を提案した。
Geobacteriaceae科に属する分離株の生理的性状解析を行った。2価鉄や鉄化合物を還元して窒素固定を行うことを確認した。鉄の濃度は窒素固定活性に影響を及ぼした。また、稲わらに由来する炭素化合物を炭素源・エネルギー源として生育することを明らかにした。これらのことから、解析した分離株は、水田土壌において稲わら由来の炭素化合物を利用し、土壌中の鉄化合物を呼吸に用い、窒素固定を行って生育していたこと、これによって土壌の窒素肥沃度維持に寄与していたことが示唆された。
Geomonas属のいくつかの分離株が硝酸のアンモニアへの異化的還元（Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonia, DNRA）能力を有していることを明らかにし、この反応によっても水田土壌の窒素肥沃度に寄与している可能性が示唆された。また、窒素変換反応の過程でN2Oを生成することを見出した。
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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
補助事業期間中の研究実施計画の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される。
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| Strategy for Future Research Activity |
土壌から単離した鉄還元細菌Geomonas属のN2O生成メカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
土壌から分離した鉄還元細菌Geomonas属が窒素変換反応の過程でN2Oを生成していることが当該年度末に見出された。N2O生成のメカニズムを解明するための実験を計画し、次年度使用額を充てる。
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Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Geomonas oryzae gen. nov., sp. nov., Geomonas edaphica sp. nov., Geomonas ferrireducens sp. nov., Geomonas terrae sp. nov., four ferric-reducing bacteria isolated from paddy soil, and reclassification of three species of the genus Geobacter as members of the genus Geomonas gen. nov.2019
Author(s)
Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Hideomi Itoh, Natsumi Ushijima, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 10
Pages: 2201
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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