水田表層部における土壌窒素の動態とそれに関係する微生物群集に関する研究

• Project/Area Number: 04F04749
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 木村 眞人 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BOWATTE Saman 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: アンモニア酸化菌 / 水田 / アンモニアモノオキシダーゼ / 酸化層土壌 / Nitrosospira / 群集構造 / DGGE / Nitrosomonas / 硝化菌 / 水生雑草 / タイヌビエ / アオウキクサ

Research Abstract

水田表層部では、表面水中で生育した光合成生物による窒素の有機化とその分解に伴う窒素の無機化、加えて土壌有機物の分解に伴う無機態窒素の供給が、さらにこれら各種窒素のその後の形態変化が活発に進行している環境であり、水田肥沃度の観点からきわめて重要な環境であるにもかかわらず、本部位に関してこれまでほとんど研究されてこなかった。本研究では、愛知県安城農業技術センター内の水田圃場を対象に、水稲生育期間を通しての水田土壌表層部における窒素の動態を、窒素の形態変化に関与する微生物群集の動態から解明することを目的とした。
本年度は、硝化-脱窒過程で最も重要なアンモニア酸化菌を対象に、水田表層の酸化層土壌を水稲作付け期間中7回(6月24日〜9月24日)採取し、DNAを抽出後アンモニアモノオキシダーゼに特異的なプライマー(amoA1F-GC,amoA2R)を用いてアンモニア酸化菌のDNAをPCR増幅し、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)のバンドパターンから群集構造を解析した。その結果、8つのDGGEバンドが得られ、7月から8月初旬にかけて多数のバンドが認められたが、その前後では1〜4本と少なく、ごく限られた種類のアンモニア酸化菌が表層酸化層土壌中に生育しているものと推察された。塩基配列を決定した5つのバンドの塩基配列は、いずれもNitrosospira属に近縁であり、Nitrosomonas属に近縁なバンドは認められず、すべてamoAのクラスターIに属すことが判明した。