2015 Fiscal Year Research-status Report
水田土壌のメタン生成過程における硫酸還元菌群集の動態の解明
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26450077
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
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) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水田土壌 / 硫酸還元菌 / 群集構造 / 水素生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、水田土壌のメタン生成過程における硫酸還元菌の動態を、硫酸還元過程を触媒する酵素と水素生成を触媒する酵素をコードする遺伝子(dsrおよびhyd)を対象とした解析により解明することを目的とする。
昨年度に引き続き、国内4カ所の水田（安城、大曲、筑後、黒石）の硫酸還元菌の群集構造解析をdsrB遺伝子を対象に行い、群集構造の特徴について以下の点が明らかになった。水田土壌の硫酸還元菌の群集構成は、地域間で大きく異なっていたものの、同一圃場内の群集構成に経時変化はほとんど見られなかった。一方で、土壌中のdsrB遺伝子数は、湛水や落水によらずほとんど変化しない、あるいは湛水期間中に減少した。安城水田を除いてdsrB遺伝子数は土壌抽出DNA量と正の相関があったことから、それらの圃場では硫酸還元菌数の増減は土壌微生物バイオマスに規定されていることが推定された。水田土壌にはこれまでの水田分離菌の多様性以上に、幅広い分類群の硫酸還元菌が存在することが明らかになり、その多くが既知の硫酸還元菌と系統的に異なる菌であることが推定された。また、群集構成が異なることから、圃場により有機物分解に関与する硫酸還元菌は異なることが推察された。
次に、水田土壌より分離した硫酸還元菌とメタン生成古細菌を共培養し、硫酸還元菌の水素生成に関わる酵素ヒドロゲナーゼをコードするhyd遺伝子を対象に、その転写活性と水素生成活性の関係を解析した。分離した硫酸還元菌株は少なくとも5種類のhydA遺伝子を保有しており、それらの転写活性がメタン生成古細菌存在/非存在条件下、また増殖に伴い変動することを明らかにした。以上より、メタン生成条件下における水田土壌中での硫酸還元菌の水素生成活性を推察する上で重要な知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画では、硫酸還元菌の群集構造解析をさらに進めることに加え、分離菌を用いた硫酸還元菌の水素代謝活性について解析を進めていくことを計画していた。群集構造解析については、計画通りに進めることができた。分離菌を用いた解析では、まだいくつかの解析が残っているが、硫酸還元条件下と共生条件下でのヒドロゲナーゼの転写活性に違いを明らかにすることができ、おおむね当初の計画通りに進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、分離菌を用いた硫酸還元菌の水素代謝活性について解析を進める。
また、室内培養実験において土壌に鋤きこまれた稲わらの分解過程における硫酸還元菌の動態について解析を進める。これまでの解析結果より、土壌中には多様な未知の硫酸還元菌が存在していることが推察されたことから、稲わら分解に関わる硫酸還元菌のdsr遺伝子およびhydA遺伝子の解析に加え、16S rRNA遺伝子の解析を進め、水田土壌中の硫酸還元菌群集の系統、機能について総合的に解釈をする。
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