水田土壌における脱窒微生物共存系の存在を探る

• 研究課題/領域番号: 21658024
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 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): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2009年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: 水田土壌 / 脱窒微生物 / 微生物共存系 / Functional Single Cell分離法

研究概要

目的:本研究では単一菌株においてよりも異種細菌の共存状態において脱窒活性の高まる共存系を「脱窒微生物共存系」とし、その発見、機能と生態の解明を目的とした。21年度の結果から、「脱窒微生物共存系」の存在が示唆されたものの、その確定には至らず、その候補となる共存系も2組と少なかった。そこで、より効率的に「脱窒微生物共存系」を分離する方法が求められた。
方法:21年度の分離法では、水田土壌ミクロコズムからFSC分離法により共存系を分離するまでの過程で、土壌中で近接していることが予想される「脱窒微生物共存系」が分散してしまっている可能性があり、そのことが「脱窒微生物共存系」の分離を困難にしていると考えられた。そこで、脱窒活性を高めた水田土壌ミクロコズムから土壌懸濁液を調整し、30μlずつを分注したうえで細胞分裂阻害剤を添加した。これにより「脱窒微生物共存系」の存在によって増殖が可能になり、細胞が伸長する菌株が存在した場合、その共存系を構築する菌株はこの30μlの土壌懸濁液中に存在することとなる。このことにより、「脱窒微生物共存系」の分散を抑えることが可能になり、分離した共存系が実際に環境中で共存系を構築している蓋然性を高めることが可能になった。共存系の分離後、単一菌株の純粋分離培養を行い、再び共存系を構築して単一菌株と共存系それぞれの脱窒活性を比較した。
結果:34組の共存系について純粋分離培養を行い84菌株を得た。そのなかで3組のについて「脱窒微生物共存系」であることが示唆された。また、21年度に分離した共存系について追試を行った所、あらたに2組が「脱窒微生物共存系」であることが示唆された。