荒廃地土壌の微生物窒素固定と固定された窒素の安定性

• Project/Area Number: 18K14557
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 内田 義崇 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70705251)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 窒素固定 / 荒廃地土壌 / 先駆植物 / nifH / 根圏 / 有機物

Outline of Annual Research Achievements

荒廃地土壌の生産性を回復させるためには、窒素が効率よく微生物により土壌へ固定されることが重要である。この研究では、サブサヘルアフリカで採取した荒廃地土壌において、先駆植物の根圏で窒素固定を行うコミュニティを明らかにする。本年度は、①ザンビアの荒廃地でAfrican fountain grass (Pennisetum setaceum)の根圏から採取した土壌や、②日本の荒廃地（都市部の建築現場跡地）における先駆作物の根圏土壌を用いた実験を行った。①に関しては、異なるDNA抽出法を試し、抽出法によって定量PCRや次世代シーケンサによる微生物群衆構造解析にバイアスが出ることが無いかを調査した。結果として、高額であり現地で手に入りにくい土壌DNA抽出キットを用いればより多くのDNAを抽出できるものの、群衆構造解析へのバイアスは少ないことがわかった。しかし、このことは定量PCRの結果が抽出法に強く影響を受けることを示唆しており、今後さらにサブサヘルアフリカで精緻な土壌微生物DNA研究を行っていく上で障壁となる。②に関しては、窒素固定微生物のDNA量を、定量PCRを用いて検証するための条件検討を行った。プライマはPo1FとPo1Rを用い、DNAの精製や希釈の条件などを検討した。結果として、AMPureを用いた精製を行うこと、プライマ濃度を高めることなどで、定量PCRによる土壌中窒素固定遺伝子の定量が成功することを明らかにした。また、ポプラ（Populus）、スギナ（Equisetum arvense）、白クローバー（Trifolium repens）などの先駆植物の根圏土壌において、窒素固定遺伝子量に差が見られる可能性があることが示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ザンビア大学農学部(ザンビア)
• [Int'l Joint Research] ヘルムホルツ研究所(ドイツ)