2014 Fiscal Year Annual Research Report
水稲根圏におけるメタンの動態に関わる微生物食物連鎖の構造と機能の解析
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25292207
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
村瀬 潤 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30285241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅川 晋 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50335014)
渡邉 健史 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (60547016)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水稲 / メタン / 微生物食物連鎖 / 原生動物 / 根圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水田におけるメタン動態のホットスポットである水稲根圏に焦点をあて、野外調査、室内実験によってメタンの動態に関わる微生物食物連鎖の構造を解析する。また、微生物食物網が水稲根圏におけるメタン生成古細菌、メタン酸化細菌群集の構造と機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。
二年目となる本年度は、安定同位体炭素で標識した二酸化炭素を利用した安定同位体プロービング法により、水稲根から供給される光合成産物を発端とする微生物食物連鎖の構造を明らかにすることを試みた。幼穂形成期および出穂期において1週間13CO2を付加した生育した水稲から根圏土壌を採取し、抽出した核酸(DNA, RNA)を密度勾配遠心分離によって分画し、(RT-)PCR-DGGEによって13Cを取り込んだと考えられる真正細菌、メタン生成古細菌、真核微生物、バクテリオファージの群集解析を行った。真正細菌、真核微生物、メタン生成古細菌については、非標識CO2を付加した対照にくらべてわずかに“重い”核酸各分でいくつかのDGGEバンドが確認されたが、それらはいずれも群集全体の優占グループであったため、実際に13Cを取り込んだ群集であると確証するには至らなかった。バクテリオファージ群集については本研究の条件では十分なPCR増幅が得られず13C取り込みを確認するに至らなかった。
水稲幼苗を用いたミニ根箱実験では、微生物食物連鎖の中で捕食者として重要な役割を果たす原生動物の根圏での分布を詳細に解析した。原生動物は根圏に集中して成育しており、特に根端分裂組織周辺に高密度で分布しその範囲も広かった。原生動物の種類によって根圏効果は異なっており、繊毛虫は根端に、鞭毛虫は根端および根の表面やごく近傍に高密度で観察された。一方、アメーバは繊毛虫や鞭毛虫に比べて根から離れた部位に特異的に分布していることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画した研究はすべて着手し、一定の成果が挙がっている。一方で、ポット実験によるRNAレベルでの真核微生物群集の解析では、水稲栽培期間を通じた根圏試料の採取まで完了したものの、今後微生物群集の解析を進めていく必要がある。また、安定同位体プロービング法による根圏微生物の食物網解析についても、メタン酸化に関連する微生物食物構造についての情報を取得していく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、圃場レベル、ポット実験での根圏微生物群集の解析をすすめる。また、安定同位体炭素で標識したメタンを利用した安定同位体プロービング法により、メタンの酸化と微生物食物連鎖の関係を明らかにする。ミニ根箱から根圏に多数生息する原生動物を分離、同定するとともに、操作実験によって原生動物が根圏の細菌群集やメタン酸化に及ぼす影響を解析する。また、農業環境技術研究所の試験圃場を利用して水稲根圏の微生物食物連鎖の構造と機能を解析し、異なる水稲品種や環境要因の影響を明らかにするとともに、従来の知見と比較することで、成果の普遍化を目指す。
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| Causes of Carryover |
安定同位体プロービング法による水稲根圏の微生物食物連鎖の解析実験で、同位体標識された微生物群について次世代シークエンスを利用した詳細な解析を予定していた。しかしながら、DGGE解析の段階で十分な標識が得られなかったため、次世代シークエンスによる解析を見合わせた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度はメタン酸化に焦点を絞り、同様に安定同位体プロービング法を用いたメタン酸化に関わる微生物食物連鎖の解析を行う。次年度使用額については、予定している次世代シークエンスの解析に充当する。
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