2022 Fiscal Year Annual Research Report
水田土壌中のメタン生成における電導性鉄酸化物と直接電子輸送の役割の解明
| Project/Area Number |
22H02485
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
常田 岳志 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (20585856)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 順子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (10354052)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 水田 / メタン / 同位体比 / 直接電子伝達 / イネ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
水田はコメを生産する人類最大の食糧基地である一方、土壌中の微生物の働きにより強力な温室効果ガスである「メタン」が多量に生成されている。ただし土壌タイプ等によってメタン排出量は大きく異なり、そのメカニズムは十分解明されていない。比較的最近、鉄還元菌の代謝で生成された電子が、電導性の鉄酸化物を経由して直接メタン生成菌に受け渡されるDIET（Direct Interspecies Electron Transfer）と呼ばれる現象の存在が明らかにされ、その現象がメタン排出量の多寡に関与する可能性が示唆されている。本研究では過去の圃場における測定の結果、排出量が大きく異なることが判明している水田から土壌を採取しポット試験に供試し、メタン排出時採取土壌から抽出したDNAとRNAの16S rRNA遺伝子配列のアンプリコン解析を実施した。その結果DIETに関わると報告されている菌群を含むGeobacteraceae科の菌群組成は、土壌DNAとRNAの双方において、メタン排出量の異なる土壌間で大きく異なっていた。メタン排出量の多い土壌で比率の高かった菌群の中には、既知培養株とは異なるrDNA配列を持つグループが複数見出された。
またDIETの直接定量法の開発を見据え、メタン生成経路を1.CO2還元-直接電子伝達経路、2. CO2還元-非DIET経路、3. 酢酸経路に分けて定量する手法の検討を進めた。さらにメタンの水素安定同位体比を測定するために必要な熱分解炉を含む、同位体比測定に必要な前処理ラインの構築に着手した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍の影響等で、メタンの水素安定同位体比測定に必要な熱分解炉を備えた前処理装置の入手が予定より遅れ、DIET直接定量法の構築には一部で遅れが見られる。一方で微生物性の解析からは、DIETに関わると報告されている菌群を含むGeobacteraceae科の菌群組成が、メタン排出量の異なる土壌間で大きく異なっているなど、当初の想定以上に興味深い結果が得られつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
微生物の菌叢解析から興味深い結果が得られており、今後は微生物性と物質代謝との関係を解析していく。DIETの定量手法構築にあたっては、市販の分析装置だけではなく、メタンの安定同位体比分析に必要なコールドトラップ等を構築していく必要がある。
|
