2014 Fiscal Year Research-status Report
土壌生態系の解剖学的解析ツールとしての人工土壌の開発
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25660047
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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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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 人工土壌 / 腐植 / 水田 / 微生物 / メタン生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌は、有機物、無機物、生物から構成される複雑系であり、自然状態の土壌を用いた場合、各構成要素が土壌の生化学反応や微生物活動などの土壌機能に与える影響・役割を個別に解析することは極めて困難である。本研究では、要素還元主義的アプローチに基づいて人工土壌の開発を行う。土壌の各構成要素を抽出あるいは調整した後に、様々な組み合わせでそれらを再統合し、代表的な土壌の生化学反応、微生物活性を再現できる土壌を構築する。人工土壌の開発を通じて土壌構成要素が土壌の生化学的機能に果たす役割を明らかにするとともに、人工土壌を用いた研究アプローチの可能性と限界を提示する。
１年目に土壌構成要素の解析結果を元に作成した人工土壌は、同様の条件で培養したオリジナル土壌の80％程度の二酸化炭素発生を再現することができたが、メタンの生成はオリジナル土壌の50%以下にとどまった。同じ人工土壌を一旦風乾後再度培養すると微生物活性の著しい上昇が認められ、当初作成した人工土壌が潜在的な活性を有することが明らかとなった。各土壌構成要素の影響を検討したところ、腐植物質（フルボ酸・フミン酸）が微生物活性を低く抑えていることが示唆された。腐植物質の調製法を改良し、調製した腐植物質を土壌に添加後一定時間の後に微生物源（土壌懸濁液）を接種し培養することで、二酸化炭素発生、メタン生成ともにオリジナル土壌に匹敵する活性が認められた。このことから腐植物質の性状と土壌での存在状態が微生物活性に重要な影響を与えることが示唆された。培養後の土壌の真正細菌群集をPCR-DGGE法で解析したところ、人工土壌は元の土壌より単純な群集構造を持つこと、腐植物質が人工土壌の細菌群集の多様性に寄与している可能性があることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
２年目となる本年度は、人工土壌の微生物活性が低い要因として腐植物質の影響が明らかになり、微生物活性を向上させるための腐植物質の調製法や添加方法が確立できた。また、炭酸ガス発生、メタン生成ともにもともとの土壌に匹敵する土壌の作成に成功し、人工土壌の開発にとって有益な情報を得ることが出来た。一方で、年度当初予定した、特徴の異なる土壌間での土壌構成要素の影響に関する比較解析や、微生物群集の詳細な解析を進めるまでには至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までの結果から、腐植物質の有無やその添加方法によって人工土壌中の微生物の活性と細菌群集が変化することが明らかとなった。本年度は安定同位体標識した植物体試料を用いて腐植添加が土壌の有機物分解に及ぼす直接的、間接的影響を明確化するとともに、微生物群集の詳細な解析を進め、土壌構成要素としての腐植物質の影響を明らかにする。
加えて、他の構成要素の影響についても同様の解析を進める。また、水田において特徴的かつ重要なメタンの動態のうち、メタン酸化反応に焦点をあて、メタン酸化細菌の水田土壌における生態解明のための人工土壌の有用性を検証する。
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| Causes of Carryover |
昨年度までに計画していた安定同位体標識化合物を用いた培養実験や次世代シークエンサーを用いた微生物群集の詳細な解析を遂行するに至らなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
培養条件の確立した今年は、上記の研究を予定通り遂行し、次年度使用額については安定同位体標識物質の購入、試料の分析、微生物群集の解析に充当する。
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Research Products
(1 results)
