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マングローブ植物による嫌気性土壌への酸素供給と硝酸態窒素利用の可能性

研究課題

研究課題/領域番号 17K19292
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

小山 里奈  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (50378832)

研究分担者 井上 智美  国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (80435578)
松尾 奈緒子  三重大学, 生物資源学研究科, 講師 (00423012)
大手 信人  京都大学, 情報学研究科, 教授 (10233199)
黒岩 恵  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00761024)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードマングローブ / 硝酸態窒素 / オヒルギ / ヤエヤマヒルギ / 硝化 / 硝酸還元酵素 / 根圏 / アンモニア酸化アーキア / アンモニア酸化細菌 / マングローブ植物 / 嫌気性土壌 / 窒素循環 / 土壌微生物
研究成果の概要

本研究は、生物の必須元素の一つである窒素のマングローブ林における動態について、従来とは異なる視点からの把握を試みた。マングローブ林は潮汐に伴って冠水し、土壌が嫌気状態になることが多い。植物の主要窒素源である土壌中のアンモニア態窒素と硝酸態窒素のうち、硝酸態窒素は酸素が存在しなければ生成されないため、マングローブ林の窒素源としては重視されてこなかった。本研究では、植物が根から土壌に酸素を供給し、微生物がそれを利用して硝酸態窒素を生成する可能性の検証を行った。その結果、マングローブ林土壌で硝酸態窒素が生成されること、またマングローブ植物には硝酸態窒素の利用能力が高い種があることが明らかにされた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、マングローブ林生態系の維持機構について、土壌微生物とマングローブ植物の酸素に関する共生的関係に着目した。学術的意義として、これまでマングローブ植物の窒素源としてはほとんど考慮されてこなかった硝酸態窒素に着目し、マングローブ土壌中の硝酸生成について把握を行った。加えて、マングローブ植物は硝酸態窒素を窒素源として利用する能力を持ち、硝酸態窒素に対する親和性の高いタイプの種が存在することを示した植物生理生態学的意義が挙げられる。社会的意義として、これまで着目されてこなかった植物-微生物間の共生的関係を示したことにより、マングローブ林の成立・維持機構について新しい知見をもたらした。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 4件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Theoretical analysis of temperature‐dependent model of respiratory O2 consumption using the kinetics of the cytochrome and alternative pathways.2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue T, Noguchi K
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 229 号: 3 ページ: 1810-1821

    • DOI

      10.1111/nph.16964

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Respective contribution of urban wastewater and mangroves on nutrient dynamics in a tropical estuary during the monsoon season2020

    • 著者名/発表者名
      Taillardat Pierre、Marchand Cyril、Friess Daniel A.、Widory David、David Frank、Ohte Nobuhito、Nakamura Takashi、Van Vinh Truong、Thanh-Nho Nguyen、Ziegler Alan D.
    • 雑誌名

      Marine Pollution Bulletin

      巻: 160 ページ: 111652-111652

    • DOI

      10.1016/j.marpolbul.2020.111652

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium and Responsible Microbes in Japanese Rice Paddy Soil2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Yosuke、Kaneko Yuka、Azegami Yoichi、Shiratori Yutaka、Ohte Nobuhito、Senoo Keishi、Otsuka Shigeto、Isobe Kazuo
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 35 号: 4 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME20069

    • NAID

      130007923243

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Distinct Community Composition of Previously Uncharacterized Denitrifying Bacteria and Fungi across Different Land-Use Types2020

    • 著者名/発表者名
      Fujimura Reiko、Azegami Yoichi、Wei Wei、Kakuta Hiroko、Shiratori Yutaka、Ohte Nobuhito、Senoo Keishi、Otsuka Shigeto、Isobe Kazuo
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 35 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME19064

    • NAID

      130007792089

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 海面上昇に適応するためのグリーンインフラを活用した多重防護の費用分析2020

    • 著者名/発表者名
      熊野直子、田村誠、井上智美、横木裕宗
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 76 号: 5 ページ: I_221-I_231

    • DOI

      10.2208/jscejer.76.5_I_221

    • NAID

      130007970548

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O2020

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa Megumi、Fukushima Keitaro、Hashimoto Kazuma、Senga Yukiko、Sato Tsubasa、Katsuyama Chie、Suwa Yuichi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - 号: 164

    • DOI

      10.3791/59562

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The physiological potential of anammox bacteria as revealed by their core genome structure2020

    • 著者名/発表者名
      Okubo Takashi、Toyoda Atsushi、Fukuhara Kohei、Uchiyama Ikuo、Harigaya Yuhki、Kuroiwa Megumi、Suzuki Takuma、Murakami Yuka、Suwa Yuichi、Takami Hideto
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: 28 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/dnares/dsaa028

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mangrove development and carbon storage on an isolated coral atoll2020

    • 著者名/発表者名
      Yamano Hiroya、Inoue Tomomi、Baba Shigeyuki
    • 雑誌名

      Environmental Research Communications

      巻: 2 号: 6 ページ: 065002-065002

    • DOI

      10.1088/2515-7620/ab9d05

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nitrate reductase activities in plants from different ecological and taxonomic groups grown in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Koyama Lina A.、Terai Masakazu、Tokuchi Naoko
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: - 号: 5 ページ: 708-712

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12083

    • NAID

      120006888515

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consequences of microbial diversity in forest nitrogen cycling: diverse ammonifiers and specialized ammonia oxidizers2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Isobe, Yuta Ise, Hiroyu Kato, Tomoki Oda, Christian E Vincenot, Keisuke Koba, Ryunosuke Tateno, Keishi Senoo, Nobuhito Ohte
    • 雑誌名

      The ISME journal

      巻: 14 号: 1 ページ: 12-25

    • DOI

      10.1038/s41396-019-0500-2

    • NAID

      120006800755

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tracking the route of atmospheric nitrogen to diazotrophs colonizing buried mangrove roots2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomomi、Kohzu Ayato、Shimono Ayako
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: 39 号: 11 ページ: 1896-1906

    • DOI

      10.1093/treephys/tpz088

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mangrove - diazotroph relationships at the root, tree and forest scales: diazotrophic communities create high soil nitrogenase activities in Rhizophora stylosa rhizospheres2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomomi、Shimono Ayako、Akaji Yasuaki、Baba Shigeyuki、Takenaka Akio、Tuck Chan Hung
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 125 ページ: 131-144

    • DOI

      10.1093/aob/mcz164

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of nitrate export patterns in forested catchments in Japan and the Northeastern United States: A meta‐analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Ohte Nobuhito、Katsuyama Masanori
    • 雑誌名

      Hydrological Processes

      巻: 33 号: 25 ページ: 3184-3194

    • DOI

      10.1002/hyp.13612

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessing nutrient dynamics in mangrove porewater and adjacent tidal creek using nitrate dual-stable isotopes: A new approach to challenge the Outwelling Hypothesis?2019

    • 著者名/発表者名
      Taillardat Pierre、Ziegler Alan D.、Friess Daniel A.、Widory David、David Frank、Ohte Nobuhito、Nakamura Takashi、Evaristo Jaivime、Thanh-Nho Nguyen、Van Vinh Truong、Marchand Cyril
    • 雑誌名

      Marine Chemistry

      巻: 214 ページ: 103662-103662

    • DOI

      10.1016/j.marchem.2019.103662

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Holocene sea-level change and evolution of a mixed coral reef and mangrove system at Iriomote Island, southwest Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Yamano Hiroya、Inoue Tomomi、Adachi Hiroshi、Tsukaya Keisuke、Adachi Ryota、Baba Shigeyuki
    • 雑誌名

      Estuarine, Coastal and Shelf Science

      巻: 220 ページ: 166-175

    • DOI

      10.1016/j.ecss.2019.03.001

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosynthesis, respiration, and growth patterns of Rhizophora stylosa seedlings in relation to growth temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Akaji Y, Inoue T, Tomimatsu H, Kawanishi A
    • 雑誌名

      Trees

      巻: 未定 号: 4 ページ: 1041-1049

    • DOI

      10.1007/s00468-019-01840-7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of cryogenic vacuum distillation on the stable isotope ratios of soil water2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuruta Kenji、Yamamoto Hiroyuki、Katsuyama Masanori、Kosugi Yoshiko、Okumura Motonori、Matsuo Naoko
    • 雑誌名

      Hydrological Research Letters

      巻: 13 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.3178/hrl.13.1

    • NAID

      130007586372

    • ISSN
      1882-3416
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anammox and denitrification in the intertidal sediment of the hypereutrophic Yatsu tidal flat, Japan.2019

    • 著者名/発表者名
      Senga Y, Sato T, Kuroiwa M, Nohara S, Suwa Y
    • 雑誌名

      Estuaries and Coasts

      巻: 42 号: 3 ページ: 665-674

    • DOI

      10.1007/s12237-019-00520-6

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stream Runoff and Nitrate Recovery Times After Forest Disturbance in the USA and Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Oda Tomoki、Green Mark B.、Urakawa Rieko、Scanlon Todd M.、Sebestyen Stephen D.、McGuire Kevin J.、Katsuyama Masanori、Fukuzawa Karibu、Adams Mary B.、Ohte Nobuhito
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 54 号: 9 ページ: 6042-6054

    • DOI

      10.1029/2017wr021986

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Black spruce assimilates nitrate in boreal winter2018

    • 著者名/発表者名
      Koyama Lina A、Kielland Knut
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: in press 号: 4 ページ: 536-543

    • DOI

      10.1093/treephys/tpy109

    • NAID

      120006636644

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nitrate is an important nitrogen source for Arctic tundra plants2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Xue-Yan、Koba Keisuke、Koyama Lina A.、Hobbie Sarah E.、Weiss Marissa S.、Inagaki Yoshiyuki、Shaver Gaius R.、Giblin Anne E.、Hobara Satoru、Nadelhoffer Knute J.、Sommerkorn Martin、Rastetter Edward B.、Kling George W.、Laundre James A.、Yano Yuriko、Makabe Akiko、Yano Midori、Liu Cong-Qiang
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 13 ページ: 3398-3403

    • DOI

      10.1073/pnas.1715382115

    • NAID

      120006416235

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] マングローブ植物が土壌の窒素養分条件に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      森岡たまき, 小山里奈, 井上智美, 黒岩恵
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マングローブ植物呼吸根の通気組織を介したガス輸送は低窒素環境への適応なのか?2021

    • 著者名/発表者名
      井上智美, 高津文人, 下野綾子
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マングローブ植物の窒素源としての硝酸態窒素2021

    • 著者名/発表者名
      小山里奈, 井上智美, 松尾奈緒子
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニッチが異なるヒルギ科二種の菌根共生と細根形態様式2021

    • 著者名/発表者名
      赤路康朗, 井上智美, 谷口武士, 馬場繁幸
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mapping changes in indigenous pastoral ecology in West India: Impact evaluation of climate change and socio-economic changes using participatory mapping and geographical information system2020

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Ohte, Ranit Chatterjee, Kai Yamamoto, Pankaj Joshi, Shilpi Shrivastava, Lyla Mehta
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial variation in soil physical properties and effects on soil NO3窶? production on forest hillslopes2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Oda, Megumi Kuroiwa, Naoya Fujime, Kazuo Isobe, Naoya Masaoka, Kazumichi Fujii, Hiroto Toda, and Nobuhito Ohte
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Capacity of two mangrove species, Bruguiera gymnorhiza and Rhizophora stylosa, to use nitrate as a N source2020

    • 著者名/発表者名
      Lina A. KOYAMA, Tomomi INOUE, Naoko MATSUO
    • 学会等名
      OrgN 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低酸素状態のマングローブ根圏で硝化は起きているか?―植物と土壌微生物の相互作用2020

    • 著者名/発表者名
      森岡たまき, 小山里奈, 黒岩 恵, 井上智美, 松尾奈緒子, 大手信人
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Measuring spatial variability of soil N at small scales -A pilot study using microdialysis in boreal forests2020

    • 著者名/発表者名
      Lina A. KOYAMA, Scott BUCKLEY, Torgny NASHOLM, Sandra JAMTGARD
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マングローブ植物の葉と根の呼吸速度温度依存性2020

    • 著者名/発表者名
      井上智美, 赤路康朗, 野口航
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒルギ科二種の根および根近傍土壌に存在するアーバスキュラー菌根菌群集構造2020

    • 著者名/発表者名
      赤路康朗, 井上智美, 谷口武士, 馬場繁幸
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マングローブ林形成に伴う根圏窒素固定細菌群集の変化2020

    • 著者名/発表者名
      下野 綾子, 井上 智美
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Kinetic analysis of the nitrogen metabolisms in the anammox reactor2020

    • 著者名/発表者名
      Megumi KUROIWA, Takuma SUZUKI, Hideto TAKAMI, Takashi OKUBO, Yuichi SUWA
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Implications of the difference in seasonal variations of nitrate discharge from the temperate forest ecosystems between monsoon and non-monsoon zones2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Ohte, Masanori Katsuyama
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日中および夜間の生育温度上昇に対するヤエヤマヒルギ実生の形態的・生理的変化2019

    • 著者名/発表者名
      赤路康朗、井上智美
    • 学会等名
      日本生態学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マングローブ植物への新たな窒素供給経路の検証―呼吸根通気システムと窒素固定菌2019

    • 著者名/発表者名
      井上智美、高津文人、下野綾子
    • 学会等名
      日本生態学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Nitrogen biogeochemistry in catchment ecosystems in Japan: Uniqueness and its imprecations2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ohte
    • 学会等名
      Special Lecture at Department of Geography and Environmental Development, Ben-Gurion University of the Negev, Be’er Sheva, Israel
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geographical comparison leads to a deeper understanding on the nitrate export mechanisms in forest catchments: To generalizations from unique cases2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ohte and M. Katsuyama
    • 学会等名
      日本生態学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] The Estimation of CO2 Flux in Subtropical Coastal Ecosystems Using a Numerical Model2018

    • 著者名/発表者名
      Moki H., Sohma A., Shibuki H., Toyoda K., Akhand A., Watanabe K., Tokoro T., Inoue T., Yamano H., Banno M., Nakagawa Y., Matsuda H., Kuwae T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生育温度がヤエヤマヒルギ実生の生残・成長・光合成に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      赤路康朗、井上智美、冨松元、川西あゆみ
    • 学会等名
      中国四国地区生物系三学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マングローブ根圏に形成される窒素固定細菌群集2018

    • 著者名/発表者名
      下野綾子、井上智美
    • 学会等名
      第一回環境DNA学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 森林生態学2019

    • 著者名/発表者名
      石井弘明、德地直子、榎木 勉、名波 哲、廣部 宗、石丸香苗、榎木 勉、大園享司、長田典之、河村耕史、木庭啓介、小山里奈、杉浦真治、舘野隆之輔、菱 拓雄、保原 達、森 章
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254470543
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 森林生態学 5.1 水循環2019

    • 著者名/発表者名
      小山里奈(石井弘明ら編)
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254470543
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 生態系生態学(第2版) 第8章 植物の養分利用2018

    • 著者名/発表者名
      小山里奈(加藤知道ら監訳)
    • 総ページ数
      608
    • 出版者
      森北出版
    • ISBN
      9784627261228
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Carbon Sequestration in Mangroves (In: Blue carbon in Shallow Coastal Ecosystems: Carbon Dynamics, Policy, and Implementation)2018

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Inoue (Kuwae T. and Hori M. eds)
    • 総ページ数
      373
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811312946
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2022-01-27  

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