2015 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical biological understanding of microbial response to phosphorus in soil by a community ecological approach
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26292035
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大塚 重人 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (10313074)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國頭 恭 信州大学, 理学部, 准教授 (90304659)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 黒ボク土 / 褐色森林土 / ホスファターゼ / 資源配分モデル / リン / phoD / 微生物群集構造 / 機能遺伝子組成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
畑地から採取した黒ボク土および林地から採取した褐色森林土にC源・N源を添加すると、土壌の種類によってその応答は異なった。黒ボク土の1回添加区では、4回分割添加区と比較し、いずれのC源でも3日目にホスファターゼ活性が大きく上昇した。これは、土壌中の相対的なリン利用性が急激に低下し、微生物がリン酸を獲得するためにホスファターゼを大量に生産したことによると推測される。一方褐色森林土では、1回添加区と4回分割添加区で差がなく、培養3日目にホスファターゼ活性が急激に上昇した。
資源配分モデルに基づき酵素活性比を算出したところ、黒ボク土は弱酸性であるにもかかわらず、酸性ホスファターゼ（ACP）/β-D-グルコシダーゼ（BG）比よりもアルカリホスファターゼ（ALP）/BG比の方がC・N添加への応答が大きかった。ALPは主に細菌によって生産されるため、用いた黒ボク土では細菌の方が糸状菌よりもリン制限に対して応答しやすい可能性がある。一方褐色森林土では、ALP/BG比はACP/BG比よりも1回添加区および4回添加区ともに応答が小さかった。これは用いた森林土壌のpHが低く、ALP生産菌やその生産量が少なかったことによると推測される。
機能遺伝子（phoD）組成は主としてC源・N源の添加方法によって規定された。他方、微生物群集構造の変遷はC源・N源の種類・添加方法のいずれにも依存しており、特にN源の種類の影響が大きかった。可給態リン濃度もN源の種類の影響が強かった。また、ホスファターゼ活性・微生物群集構造のいずれについても、培養期間が長くなるにつれて培養条件の違いによる差異は小さくなっていった。以上の結果は、微生物生態系のレジリエンスを反映するものであると考えられ、微生物群集構造よりも環境要因がリンの可給性を強く規定することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
群集構造解析の失敗の原因を探る期間があったため、研究が遅れた。結果的に、主要な原因が試薬への微生物混入であることが判明し、群集構造の解析を再開できたた。遅れているが、集中的に解析を行うことにより、遅れを取り戻せる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまではミクロコズムを用いた解析を中心に行ってきたが、今後は、全国の多地点から黒ボク土を採取し、培養を行わないフィールドの土壌そのものについて、機能遺伝子と微生物群集構造の解析を進める。また、3年間で得られたデータから総合的な考察を行う。
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| Causes of Carryover |
群集構造解析の失敗の原因を探る期間があったため、研究が遅れた。結果的に原因が判明し、解析を再開できたが、まだ遅れている。そのため、H27年度に予定されていた解析をH28に行う必要が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年に解析予定だった土壌微生物のDNAの抽出は終わっており、あとは次世代シーケンサーによる塩基配列の大量解析を少しずつ進めれば、H28年内にすべての研究を完了できる。
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Research Products
(4 results)
