2016 Fiscal Year Annual Research Report
緯度の異なるN2O放出ホットスポットでの窒素循環要因の探査と環境修復生物資源調査
| Project/Area Number |
26304042
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
橋床 泰之 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40281795)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 敏澄 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (00343012)
小林 真 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教 (60719798)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 亜北極ツンドラ / 温帯黒ボク土壌 / 熱帯泥炭土壌 / N2Oホットスポット / N2O放出細菌探索 / N2O消去細菌探索 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
北極圏のN2O 放出ホットスポットとして，フィンランド・キルピスヤルビの赤色色素を蓄積する陸生ミズゴケ，Sphagnum capillifoliumからハイパー・N2O放出細菌の検索を行い，強力なN2O放出細菌として初めてAlphaproteobacteria綱のAgrobacterium属細菌を分離した。この分離株は，硝酸還元酵素ラージラブユニット遺伝子narGをもつが，その相同性検索によって得られた部分配列はGammaproteobacteria綱に属するSerratia属細菌に由来することを確認した。また，我が国の強力なN2O放出ホットスポットである北海道大学附属牧場デントコーン圃場から採取した黒ボク土壌の土壌懸濁液をN2O放出アッセイ用培地で培養したものは，培地pHを7.0-9.0とした範囲で，1週間で2000 ppmv 以上のN2Oを蓄積したが，pH 8.5のみ再現性良く，2週間さらには3週間培養後に，蓄積していたN2Oが劇的に減少した。この現象にN2O消去微生物が関わっていると仮定し，その探索を行った結果，Sphingobacteriia綱のChitinophaga属細菌をそのN2O消去細菌として同定した。Chitinophaga属細菌は，我々の研究室でサラワク・マレーシアの熱帯土壌から強力なN2O消去細菌として得られており，日本の黒ボク土壌という全く別のN2O生成ホットスポットから分離された強いN2O消去細菌がChitinophaga属細菌と同定された意味は大きい。この新たに分離したChitinophaga属細菌株を用い，N2O消去能を最大限に発揮する条件を確立した。特に，窒素源の選択が重要であることが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
亜北極泥炭の陸生ミズゴケ，Sphagnum capillifoliumからハイパー・N2O放出細菌として得られたAlphaproteobacteria綱のAgrobacterium属細菌が，Gammaproteobacteria綱に属するSerratia属細菌に由来する硝酸還元酵素ラージラブユニット遺伝子narGをもつことが分かった。一方，我が国のN2O放出ホットスポットである北海道大学附属静内実験牧場のデントコーン畑地黒ボク土壌から強いN2O消去能を示す株として分離した真正細菌は，Sphingobacteria門Chitinophaga属細菌と同定した。これは，我々がサラワク・マレーシアの熱帯泥炭地開墾オイルパーム圃場から分離した強力なN2O消去細菌株と同じ属の細菌であったため，その発見は極めて重要であると考えられた。また，本菌株は，遺伝子解析比較によるN2O消去機構の解明および圃場試験にも使えるため，研究の推進は順調に進んでいると判断している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究期間は残り1年となったため，今年度は最後の現地調査に向かう。フィンランド・キルピスヤルビ近郊のパルサ・ボッグ崩壊地から，トランセクトをできる限り多くとり，それらの土壌試料を現地でDNA抽出にかけるとともに，農林水産大臣の輸入許可を得て，N2O生成に関わる真正細菌群集の再現性を得る。また，陸生ミズゴケ，Sphagnum capillifoliumから色素の抽出にかかり，これがハイパー・N2O放出細菌として得られるAlphaproteobacteria綱Agrobacterium属細菌などの無機窒素代謝や遺伝子水平伝播にどのような影響を与えるかを明らかにする。2015年に脱窒細菌としてSerratia属細菌1株をSphagnum capillifoliumから分離しているため，その分離株についても遺伝子の相同性を検証する。一方，北海道大学附属静内実験牧場のデントコーン畑地黒ボク土壌から分離した強いN2O消去細菌Chitinophaga属細菌のゲノム解析を行い，我々がサラワク・マレーシアの熱帯泥炭地開墾オイルパーム圃場から強力なN2O消去細菌株として分離し，その全ゲノム解析を既に終えているChitinophaga属細菌と比較する。また，その消去機構解明のため，15Nラベル菌体をN2Oに晒し，菌体タンパクにN2O由来窒素がどれくらい蓄積するかを詳細に調べる。タンパク質構成アミノ酸のうちどのアミノ酸が最も多くN2O由来窒素原子を取り込んでいるかを明らかにする。
|
