耕地土壌における脱窒のエコ・ゲノミックス-根粒菌共生系のN_2Oパラドックスの解明と土壌微生物集団ゲノム科学の基盤構築-

• 研究課題/領域番号: 17380046
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南澤 究 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)
• 研究分担者: 妹尾 啓史 東京大学, 大学院・農学生命研究科, 教授 (40206652)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 16,500千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 2,100千円); 2008年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2007年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2006年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
• キーワード: 根粒菌 / 脱窒 / 亜酸化窒素 / 硝酸 / 土壌 / ダイズ / nosZ / 老化 / 多型解析 / 根圏 / napA / ダイズ根粒菌 / 安定同位体

研究概要

土壌のない実験室系では根粒はN_2Oを吸収か非発生であるが、圃場ダイズ根粒はN_2Oの発生源であった。圃場を模した土壌栽培系とダイズ根粒菌変異株の実験より、nosZを欠損株は硝酸からN_2O発生を起こし、その硝酸は硝化細菌により供給されていた。ゲノム比較等により農耕地土壌のBJ_2クラスターに属するダイズ根粒菌は、nosZを欠損し、最終産物としてN_2Oを生成した。以上の結果は、少なくともダイズ根粒菌のnosZ遺伝子型と硝化細菌の共同作用により圃場ダイズ根粒からN2_O発生が生ずることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Genomic comparison of Bradyrhizobium japonicum strawith different symbiotic nitrogen-fixing capabilities and other Bradyrhizobiaceae members (2009)
  • 著者名/発表者名: Itakura, M., K. Saeki, H. Omori, T. Yokoyama, T. Kaneko, S. Tabata, T. Ohwada, S.Tajima, T. Uchiumi, K. Honnma, K. FujitaIwata, Y. Saeki, Y. Hara, S. Ikeda, S. Eda, H. Mitsui and K. Minamisawa
  • 雑誌名: ISME J. 3 ページ: 326-339
• [雑誌論文] Nitrous oxide emission and microbial community in the rhizosphere of nodulated soybeans during the late growth period (2009)
  • 著者名/発表者名: Inaba, S., K. Tanabe, S. Eda, S. Ikeda, A. Higashitani, H. Mitsui, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ 24 ページ: 64-67
  • NAID: 110007131141
• [雑誌論文] Genomic comparison of Bradyrhizobium japonicum strains with different symbiotic nitrogen-fixing capabilities and other Biadyrhi zobiaceae members (2009)
  • 著者名/発表者名: Itakura, M.
  • 雑誌名: ISME J 3 ページ: 326-339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrous oxide emission and microbial community in the rhizosphere of nodulated soybeans during the late growth period (2009)
  • 著者名/発表者名: Inaba, S.
  • 雑誌名: Microbes Environ 24(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial community analysis of field-grown soybeans with different nodulation phenotypes (2008)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S., L.E.E.Rallos, S. Inaba, S. Eda, H. Mitsui, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Appl.Environ. Microbiol 74 ページ: 5704-5709
• [雑誌論文] Generation of Bradyrhizobium japonicum mutants with increased N_20 reductase activity by selection after introduction of a mutated dnaQ gene (2008)
  • 著者名/発表者名: Itakura, M., K. Tabata, S. Eda, H. Mitsui, K. Murakami, J. Yasuda, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Appl.Environ. Microbiol 74 ページ: 7258-7264
• [雑誌論文] ゲノム情報に基づいた植物共生細菌の環境応答と物質循環機能の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 南澤究、増田幸子、板倉学、池田成志
  • 雑誌名: 土と微生物 62 ページ: 89-92
• [雑誌論文] Microbial community analysis of field-grown soybeans with different nodulation phenotypes (2008)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 74 ページ: 5704-5709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Bradyrhizobium japonicum mutants with increased N 2O reductase activity by selection after introduction of a mutated dnaQ gene (2008)
  • 著者名/発表者名: Itakura, M.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 74 ページ: 7258-7264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial community analysis of the phytosphere using culture-independent methodologies (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, A., S. Ikeda, H. Ezura, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ 22(2) ページ: 93-105
  • NAID: 110006290371
• [雑誌論文] RISA法による微生物多様性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 齋藤朝美、池田成志、則武ちあき、赤坂真理子、藤城圭輔、安藤勝彦、南澤究
  • 雑誌名: 日本微生物生態学会誌 22(2) ページ: 59-71
  • NAID: 110006381189
• [雑誌論文] A Mesorhizobium loti mutant with reduced glucan content shows defective invasion of its host plant Lotus japonicus. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kawaharada Y.
  • 雑誌名: Microbiology 153 ページ: 3983-3993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial community analysis of the phytosphere using culture-independent methodologies. (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, A.
  • 雑誌名: Microbes Environ. 22 ページ: 93-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhizobitoxine-induced chlorosis occurs in coincidence with methionine deficiency in soybeans. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, S.
  • 雑誌名: Botany 100 ページ: 55-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation of denitrifying capability with the existence of nap, nir, nor and nos genes in diverse strains of soybean bradyrhizobia (2006)
  • 著者名/発表者名: Sameshima-Saito, R., K. Chiba, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ 21(3) ページ: 174-184
  • NAID: 110004809525
• [雑誌論文] Symbiotic Bradyrhizobium japonicum reduces N_2O surrounding the soybean root system via nitrous oxide reductase (2006)
  • 著者名/発表者名: Sameshima-Saito, R., K. Chiba, J. Hirayama, M. Itakura, H. Mitsui, S. Eda, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 72 ページ: 2526-2532
• [雑誌論文] 耕地からの地球温暖化ガスN_2O発生とその抑制 (2006)
  • 著者名/発表者名: 南澤究、犬伏和之
  • 雑誌名: 水環境学会誌 Vol.29, No.2 ページ: 67-71
• [雑誌論文] Rhizobitoxine modulates plant-microbe interactions by ethylene inhibition (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, M., S.Okazaki, N.Nukui, H.Ezura, H.Mitsui, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Biotechnology Advances. 24 ページ: 382-388
• [雑誌論文] Evaluation of nitrogen fixation capability of endophytic clostridia by acetylene reduction and reverse transcription-PCR targeted to nifH transcript and ribosomal RNA. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, A., K.Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ. 21 ページ: 23-35
• [雑誌論文] Symbiotic Bradyrhizobium japonicum reduces N_2O surrounding the soybean root system via nitrous oxide reductase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sameshima-Saito, R., K.Chiba, J.Hirayama, M.Itakura, H.Mitsui, S.Eda, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 72 ページ: 2526-2532
• [雑誌論文] Expression of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase gene expression requires symbiotic nitrogen-fixing regulator gene nifA2 in Mesorhizobium loti MAFF303099. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nukui, N., K.Minamisawa, S.Ayabe, T.Aoki
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 72 ページ: 4964-4969
• [雑誌論文] Correlation of denitrifying capability with the existence of nap, nir, nor and nos genes in diverse strains of soybean bradyrhizobia (2006)
  • 著者名/発表者名: Sameshima-Saito, R., K.Chiba, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ. 21 ページ: 174-184
  • NAID: 110004809525
• [雑誌論文] A milestone for endophyte biotechnology (2006)
  • 著者名/発表者名: Minamisawa, K.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 24 ページ: 1357-1358
• [雑誌論文] Symbiotic Bradyrhizobium japonicum reduces N_2O surrounding the soybean root system via nitrous oxide reductase (2006)
  • 著者名/発表者名: Sameshima-Saito, R., K.Chiba, J.Hirayama, M.Itakura, H.Mitsui, S.Eda, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 72(in press)
• [雑誌論文] Rhizobitoxine modulates plant-microbe interactions by ethylene inhibition. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, M., Okazaki, S., Nukui, N., Ezura, H., Mitusi, H., Minamisawa, K.
  • 雑誌名: Biotechnology Advances. (in press)
• [雑誌論文] Soil microbial community analysis in the environmental risk assessment of transgenic plants (2006)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S., N.Ytow, H.Ezura, K.Minamisawa, T.Fujimura
  • 雑誌名: Plant Biotechnology (in press)
  • NAID: 10021908153
• [雑誌論文] Evaluation of nitrogen fixation capability of endophytic clostridia by acetylene reduction and reverse transcription-PCR targeted to nifH transcript and ribosomal RNA (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, A., K.Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ. (in press)
• [雑誌論文] 微生物と植物の共生相互作用の科学特集 : 微生物バイジー (2005)
  • 著者名/発表者名: 南澤究
  • 雑誌名: 学術月報 Vol.58, No.10 ページ: 19-24
• [雑誌論文] 土壌微におけるポストゲノム研究の現状と将来 (2005)
  • 著者名/発表者名: 福井学、南澤究、笠原康裕、町田雅之、早津雅仁、妹尾啓史
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 Vol.76, No.4 ページ: 523-529
• [雑誌論文] Expression of the nifH gene of a Herbaspirillum endophyte in wild rice species : daily rhythum during the light-dark cycle. (2005)
  • 著者名/発表者名: You, M., Nishiguchi, T., Saito, A., Isawa, T., Mitsui, H., Minamisawa, K.
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 71 ページ: 8183-8190
• [雑誌論文] 微生物と植物の共生相互作用の科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 南澤 究
  • 雑誌名: 学術月報 58(10) ページ: 747-752
• [学会発表] 変異型dnaQプラスミドを用いたBradyrhizobium japonicum高N_2O還元酵素活性変異株の取得 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板倉学, 田畑和文, 江田志磨, 三井久幸, 村上紀里子, 安田淳一, 南澤究
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 植物生息微生物の群集構造に対する根粒共生系の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 南澤究、池田成志、大久保卓、金子貴一、Lynn Ester E. Rallos、江田志摩、三井久幸、佐藤修正、中村保一、田畑哲之
  • 学会等名: 第3回ゲノム微生物学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ダイズ根粒根圏からのN_2O発生における根粒菌の寄与 (2008)
  • 著者名/発表者名: 稲葉尚子、田邉謙二、菊池真和、江田志磨、南澤究
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東北支部会宮城大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-07-02
• [学会発表] 異なる根粒形成表現型ダイズにおける微生物多様性解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 池田成志, Lynn Rallos, 大久保卓, 江田志磨, 稲葉尚子, 三井久幸, 南澤究
  • 学会等名: 本微生物生態学会第24回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] ダイズ根粒菌変異型daaQプラスミドを用いた高N_2O還元酵素活性変異株の取得 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板倉学, 田畑和文, 江田志磨, 三井久幸, 村上紀里子, 安田淳一, 南澤究
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 老化ダイズ根粒からのN_2O発生における根粒菌の寄与 (2008)
  • 著者名/発表者名: 稲葉尚子、田邉謙二、菊池真和、江田志磨、南澤究
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第24回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] ゲノム情報に基づいた植物共生細菌の環境応答と物質循環機能の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 南澤究
  • 学会等名: 日本土壌微生物学会2008年度大会シンポジウム
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] 老化ダイズ根粒からのN 2O発生における根粒菌の寄与 (2008)
  • 著者名/発表者名: 稲葉尚子
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第24回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 農業におけるゲノム情報の利用、豊橋技術科学大学・農業環境技術研究所共催公開シンポジウム「未来型農業都市社会と食農産業クラスターの構築に向けて」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 南澤究
  • 学会等名: Invitedspeaker
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2007-03-12
• [学会発表] 微生物生態学における環境ゲノミクス (2007)
  • 著者名/発表者名: 南澤究
  • 学会等名: 第23回日本微生物生態学会シンポジウム
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] ダイズ根粒根圏のN_2O発生に関わる微生物の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 菊池真和、田邉謙二、池田成志、江田志磨、三井久幸、南澤究
  • 学会等名: 第23回微生物生態学会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] ダイズ根粒菌Bradyrhizobium japonicum2におけるN_2O還元酵素高発現株の作成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 植竹佑輔、千葉芳里、平山潤太、江田志磨、三井久幸、南澤究
  • 学会等名: 第23回微生物生態学会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] ダイズ根粒根圏のN_2O発生と生物群集構造解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 田邉謙二、池田成志、江田志磨、南澤究
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2006年度大会
  • 発表場所: 秋田
• [学会発表] ダイズ根粒菌のN_2Oパラドックス (2005)
  • 著者名/発表者名: 南澤究、千葉芳里、平山潤太、鮫島玲子
  • 学会等名: 日本土壌微生物学会2005年度大会
  • 発表場所: 名古屋
• [備考]
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/chiken/publication/new.html