水田土壌の脱窒微生物群の系統・機能遺伝子解析とコミュニティゲノミクスの基盤形成

• 研究課題/領域番号: 19380041
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 妹尾 啓史 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40206652)
• 研究分担者: 大塚 重人 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (10313074)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2009年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2008年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2007年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 水田土壌 / 脱窒細菌 / 土壌核酸 / SIP解析 / FSC分離法 / クローンライブラリ解析 / 脱窒機能遺伝子 / 16S rRNA遺伝子 / 土壌DNA / 土壌RNA / 定量PCR / 土壌微生物 / nirS / nirK / 16S rRNA / 群集構造解析 / 亜硝酸還元酵素遺伝子 / Stable Isotope Probins法

研究概要

水田は温室効果ガスN_2Oの発生や地下水を汚染する硝酸の溶脱の少ない環境保全型農地である。これは水田土壌の高い脱窒活性に由来するが、脱窒を担っている土壌微生物は良く分かっていなかった。本研究では、いくつかの異なる手法を用いて水田土壌で機能している脱窒細菌群を詳細に明らかにした。また、得られた遺伝子情報を利用して土壌の脱窒菌や脱窒活性の遺伝子診断を行う手法について、その基盤を整えた。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation of Functional Single Cells from Environments Using a Micromanipulator : Application to Study Denitrifying Bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Ashida, N., Ishii, S., Hayano, S., Tago, K., Tsuji, T., Yoshimura, Y., Otsuka, S., Senoo, K.
  • 雑誌名: Appl.Microbiol.Biotechnol. 85 ページ: 1211-1217
  • 査読あり
• [雑誌論文] The nirK-Harboring Denitrifiers Are More Responsive to the Denitrification Inducing Condition in a Rice Paddy Soil Than nirS-Harboring Bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Megumi Yoshida, Satoshi Ishii, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 雑誌名: Mcirobes and Environments 25 ページ: 45-48
  • NAID: 10025921658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of Functional Single Cells from Environments Using a Micromanipulator : Application to Study Denitrifying Bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Ashida, N., Ishii, S., Hayano, S., Tago, K., Tsuji, T., Yoshimura, Y., Otsuka, S., Senoo, K
  • 雑誌名: Appl.Microbiol.Biotechnol. 85 ページ: 1211-1217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal shifts in diversity and quantity of nirS and nirK in a rice paddy field soil (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M., Ishii, S., Otsuka, S., Senoo, K.
  • 雑誌名: Soil Biol.Biochem. 41 ページ: 2044-2051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial populations responding to denitrification-inductive conditions in rice paddy soil, as revealed by comparative 16S rRNA gene analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., M. Yamamoto, M. Kikuchi, K. Oshima, M. Hattori, S. Otsuka, K. Senoo
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 75 ページ: 7070-7078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial populations responding to denitrification-inductive conditions in rice paddy soil, as revealed by comparative 16S rRNA gene analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., M.Yamamoto, M.Kikuchi, K.Oshima, M.Hattori, S.Otsuka, K.Senoo
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 75 ページ: 7070-7078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Novel Betaproteobacteria in Succinate-Assimilating Population in Denitrifying Rice Paddy Soil by Using Stable Isotope Probing (2008)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Saito, Satoshi Ishii, Shigeto Otsuka, Masaya Nishiyama, Keishi Senoo
  • 雑誌名: Microbes & Environments 23 ページ: 192-200
  • NAID: 110006873789
  • 査読あり
• [学会発表] Functional single cell 分離法による水田土壌からの新規脱窒細菌株の取得 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石井聡, 芦田直明, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第4回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-03-07
• [学会発表] Functional single cell分離法による水田土壌からの新規脱窒細菌株の取得 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石井聡、芦田直明、大塚重人、妹尾啓史
  • 学会等名: 第4回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-03-07
• [学会発表] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の特定と Single-Cell Isolation (2009)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史, 石井聡, 多胡香奈子, 吉田愛美, 大塚重人
  • 学会等名: 第25回日本微生物生態学会広島大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-11-23
• [学会発表] 各地の水田土壌より分離した脱窒細菌の系統と機能の多様性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 多胡香奈子, 石井聡, 上井祐介, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第25回日本微生物生態学会広島大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-11-23
• [学会発表] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の特定とSingle-Cell Isolation (2009)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史、石井聡、多胡香奈子、吉田愛美、大塚重人
  • 学会等名: 第25回日本微生物生態学会広島大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-11-23
• [学会発表] 水田土壌における脱窒機能遺伝子の発現解析 : 室内モデル系による解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美, 石井聡, 多胡香奈子, 藤井大地, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第25回日本微生物生態学会広島大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-11-22
• [学会発表] 水田土壌における脱窒機能遺伝子の発現解析:室内モデル系による解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美、石井聡、多胡香奈子、藤井大地、大塚重人、妹尾啓史
  • 学会等名: 第25回日本微生物生態学会広島大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-11-22
• [学会発表] Phylogenetic and Functional Diversity of Denitrifying Bacteria Isolated from Rice Paddy Soil (2009)
  • 著者名/発表者名: Kanako Tago, Satoshi Ishii, Yusuke Uei, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: MARCO SYMPOSIUM 2009
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Temporal shifts in diversity and quantity of nitrite reductase genes, nirS and nirK, in a rice paddy field soil (2009)
  • 著者名/発表者名: Megumi Yoshida, Satoshi Ishii, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: MARCO SYMPOSIUM 2009
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Megumi Yoshida and Shigeto Otsuka, Multiple Approaches to Identify Key Players in Denitrification in Rice Paddy Soil (2009)
  • 著者名/発表者名: Keishi Senoo, Satoshi Ishii, Kanako Tago
  • 学会等名: MARCO SYMPOSIUM 2009
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Multiple Approaches to Identify Key Players in Denitrification in Rice Paddy Soil (2009)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史, 石井聡, 多胡香奈子, 吉田愛美, 大塚重人
  • 学会等名: MARCO SYMPOSIUM 2009
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Functional Single-Cell 分離法による水田土壌からの脱窒菌の分離と脱窒能の特徴 (2009)
  • 著者名/発表者名: 多胡香奈子, 石井聡, 上井祐介, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本土壌微生物学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] 16S rRNA遺伝子の大量シーケンスによる水田土壌における脱窒細菌コミュニティの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井聡, 山本倫大, 菊池真美, 大島健志朗, 服部正平, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第3回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-06
• [学会発表] Comparative 16S rRNA Gene Clone Library Analyses Can Identify Soil Microbial Population Responding to the Denitrification-Inductive Condition (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ishii, M. Yamamoto, M. Kikuchi, K. Oshima, M. Hattori, S. Otsuka, K. Senoo
  • 学会等名: 109th General Meeting of the American Society for Microbiology
  • 発表場所: Philadelphia, U.S.A.
• [学会発表] Comparative Analysis of the 16S rRNA Gene Clone Libraries Identified Microbial Populations Responding to Environmental Changes in a Rice Paddy Soil (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ishii, Michihiro Yamamoto, Mami Kikuchi, Kenshiro Oshima, Masahira Hattori, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: 10th International Symposium on Bacterial Genetics and Ecology
  • 発表場所: Uppsala, Sweden
• [学会発表] 水田土壌の窒素浄化機能に貢献する脱窒細菌群集構造の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史, 石井聡
  • 学会等名: 農業環境技術研究所公開セミナー「農業分野におけるメタゲノム解析技術の応用の可能性」
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] 脱窒機能遺伝子 nirS, nirK 解析に基づく水田土壌の脱窒細菌群集構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美, 石井聡, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第24回日本微生物生態学会札幌大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-11-26
• [学会発表] 脱窒機能遺伝子nirS, nirK解析に基づく水田土壌の脱窒細菌群集構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美, 石井聡, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 第24回日本微生物生態学会札幌大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-11-26
• [学会発表] Seasonal Change in Diversity of Nitrate Reducing Genes in Rice Field Soil (2008)
  • 著者名/発表者名: Megumi Yoshida, Takayuki Saito, Satoshi Ishii, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: 12th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: ケアンズ
• [学会発表] Functional Single-Cell Isolation Method : Application to Study Denitrifying Community in Rice Paddy Soil (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Ashida, Sadakazu Hayano, Satoshi Ishii, Takashi Tsuji, Yoshitaka Yoshimura, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: 12th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: ケアンズ
• [学会発表] Denitrifying Community Structure in Rice Paddy Soil Investigated by Multiple Approaches (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Tago, S. Ishii, T. Saito, M. Yoshida, M. Yamamoto, S. Hayano, N. Ashida, T. Tsuji, Y. Yoshimura, S. Otsuka, K. Senoo
  • 学会等名: 7th International Symposium of Subsurface Microbiology
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] Seasonal Change in Diversity of Nitrate Reducing Genes in Rice Field Soil (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美, 斉藤貴之, 石井聡, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 12th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: ケアンズ, ホストラリア
• [学会発表] Functional Single-Cell Isolation Method : Application to Study Denitrifying Community in Rice Paddy Soil (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Ashida, Sadakazu Hayano, Satoshi Ishii, Takashi Tsuji, Yoshitaka Yoshimura, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: 12th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: ケアンズ, ホストラリア
• [学会発表] Diversity of nitrite reductase genes, nirK and nirS, in rice field soil (2007)
  • 著者名/発表者名: Megumi Yoshida, Takayuki Saito, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
  • 学会等名: 日本微生物生態学会愛媛大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2007-09-16
• [学会発表] Application of the functional single-cell isolation method to denitrifying bacterial community analysis in rice field soil (2007)
  • 著者名/発表者名: 早野禎一, 芦田直明, 辻尭, 吉村義隆, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本微生物生態学会愛媛大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2007-09-16
• [学会発表] Diversity of denitrifying bacteria in rice field soil revealed by Stable Isotope Probing (2007)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Saito, Shigeto Otsuka, Masaya Nishiyama, Keishi Senoo
  • 学会等名: 日本微生物生態学会愛媛大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2007-09-16
• [学会発表] 土壌微生物多様性の環境ゲノミクス解析へ向けて (2007)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史, 太田寛行
  • 学会等名: 日本微生物生態学会愛媛大会(シンポジウム講演)
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2007-09-16
• [学会発表] nir 遺伝子配列に基づいた水田土壌の脱窒菌群集構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田愛美, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-08-24
• [学会発表] 水田土壌からの脱窒菌の新規単離手法の開発-細胞伸長-マイクロマニピュレーション (2007)
  • 著者名/発表者名: 早野禎一, 辻尭, 吉村義隆, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-08-24
• [学会発表] PCR-DGGE法を用いた水田土壌の脱窒菌群集構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山本倫大, 斉藤貴之, 大塚重人, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-08-24
• [学会発表] Stable Isotope Probing 法を用いた水田土壌の脱窒菌群集構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 斉藤貴之, 大塚重人, 西山雅也, 妹尾啓史
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-08-24
• [図書] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の土壌DNAに基づく特定と Single-Cell Isolation In 難培養微生物研究の最新技術II～ゲノム解析を中心とした最前線と将来展望～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史・石井聡
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の土壌DNAに基づく特定とSingle-Cell Isolation In難培養微生物研究の最新技術II～ゲノム解析を中心とした最前線と将来展望～(発行確定)
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史・石井聡
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の土壌DNAに基づく特定と Single-Cell Isolation In 難培養微生物研究の最新技術II～ゲノム解析を中心とした最前線と将来展望～
  • 著者名/発表者名: 妹尾啓史・石井聡
  • 出版者: シーエムシー出版(発行確定)