2022 Fiscal Year Research-status Report
水田細菌叢形成における土壌物理・化学・生物性の影響解析と支配的因子の特定
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21K14952
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
鈴木 一輝 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (40801775)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水田細菌叢 / 土壌微生物 / 水田土壌 / 多様性 / 土壌型 / エンドファイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水田においては土壌細菌群集がその地力の維持に重要な役割を果たしていることが明らかになっているが，その群集形成メカニズムは未だ不透明であり，菌叢の制御には至っていない。本研究は，水田土壌細菌叢が肥培管理よりも土壌タイプ（型）間で大きく異なるという現象に着想を得て，マイクロコズム実験にて，土壌の物理性・化学性・生物性の3つの観点から細菌叢の形成に支配的な因子の特定（課題1）を目指すとともに，土壌型間に見られる潜在的な細菌叢と生態学的機能についても取りまとめること（課題2）を目的とする。課題1として，第2年度では，土壌の物理的特性として粒形組成に着目し，黒ボク土・灰色台地土・グライ土について，その粒形ごとに分画し，それぞれを湛水条件で培養することで粒形別の土壌細菌叢の分布と培養期間中の遷移を明らかにすることを試みた。第2年次終了時点で，各マイクロコズムからのDNA抽出までを完了している。課題2として，初年度に，黒ボク土・灰色台地土・灰色低地土・グライ土・砂丘未熟土を菌叢接種源とするイネの水耕栽培において，接種源の土壌型ごとにエンドファイト群集が大きく異なり，イネ生育にも差が認められた。特に黒ボク土を接種源とした場合には，根エンドファイトの多様性が最大を示す一方で，イネ生育量は比較的小さいものとなった。このことから，根エンドファイトにはイネ生育を促進するものと促進しないもの，あるいは抑制するものが存在すると仮説を立て，複数の土壌を細菌叢接種源としてイネを水耕栽培し，根エンドファイトの単離を進めている。最終年度も引き続き，マイクロコズム試験および水耕栽培試験等により前述の２課題を検討していく予定である。
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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
【課題１】水田土壌細菌叢形成における支配的因子の特定
第1年度に，土壌化学性として腐植酸および腐植と複合体を形成する活性型アルミニウム含量が水田細菌叢に及ぼす影響を検討したが，これらの影響は比較的小さく，土壌型間に見られる大きな細菌叢の違いを説明するには至らなかった。第2年度では，土壌の物理性，特に粒形組成に着目し，黒ボク土・灰色台地土・グライ土について，<0.02 mm，0.02~0.2 mm，0.2~2 mmに分画したマイクロコズムを調製し，それぞれ湛水条件で培養することで，粒形画分ごとの細菌叢の分布と培養期間中の遷移を検討することとした。現在，DNA抽出とライブラリ作成まで完了しており，第3年度にアンプリコンシーケンス解析を実施する。第3年度も引き続き，土壌特性の改変によるマイクロコズム試験にて菌叢形成因子の特定を進める予定である。
【課題２】土壌型間に見られる細菌叢の違いと生態学的機能の解明
第1年度に，黒ボク土・灰色台地土・灰色低地土・グライ土・砂丘未熟土を細菌叢接種源とした水耕栽培にて，イネ根エンドファイト形成を検討した。その結果，エンドファイトの豊富さおよびα多様性は黒ボク土で最大であったが，イネの生育量はグライ土や灰色低地土の方が高く，黒ボク土においてはイネ生育を促進しない，あるいは抑制するエンドファイトが存在する可能性が考えられた。そこで，第2年度では，これらの特徴的なエンドファイトの単離を試み，多様なエンドファイトを獲得するために培地の検討などを実施した。第3年度も引き続き，エンドファイトの単離を進め，それらの特性の評価を行い，土壌型ごとの細菌叢の違いとイネ生育への寄与について検討を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では土壌型に見られる水田細菌叢への影響の違いを土壌の物理性・化学性・生物性の３面から検討することで細菌叢形成メカニズムの解明と支配的因子の特定を目指す。第2年度に得られた土壌粒形別の細菌DNAのアンプリコンシーケンス解析と定量PCRを実施し，粒形組成と土壌細菌叢との関係を明らかにする。その後，粒形組成を変化させたマイクロコズムを調製し，細菌叢の制御に繋がるか検討する。この際，細菌叢の捕食者となる原生生物叢との関係についても着目する予定である。また，第2年度に引き続き，土壌型ごとに特徴的なイネ根エンドファイトについても単離を進める。その後，単離株の単独または共接種試験を実施し，イネ生育への影響を検討する。最終的に，水田土壌細菌叢形成における土壌物理・化学・生物学的要因について本研究の成果を取りまとめるとともに、水田細菌叢の変化がエンドファイトと通じてイネ生育に及ぼす影響について考察する。
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Research Products
(4 results)
