| 研究課題/領域番号 |
22H00383
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
木庭 啓介 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
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| 研究分担者 |
早川 智恵 宇都宮大学, 農学部, 助教 (10725526)
堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (20509533)
諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 上席研究員 (30421845)
伊藤 元雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 調査役 (40606109)
舘野 隆之輔 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 教授 (60390712)
東樹 宏和 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60585024)
浅野 眞希 (長尾 眞希 / 浅野眞希) 筑波大学, 生命環境系, 助教 (80453538)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)
2025年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2024年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2023年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | 炭素循環 / 炭素隔離 / 土壌炭素 / 物質循環 / 窒素循環 / 安定同位体 / 土壌 / 微生物 / 炭素 / 窒素 / 土壌炭素隔離 / 土壌分解 / 微生物群集 / オミクス解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
土壌の有機物分解は植物に栄養を提供する重要な機能であるとともに、土壌への有機物蓄積を左右し、大気二酸化炭素濃度に大きな影響を与えるという点でも重要な側面を有している。本研究では、近年有望視されているマイクロバイオーム・メタボローム解析をあわせたマルチオミクス解析の欠点を克服する、「動的マルチオミクス解析」というアプローチを新たに創造し、この複雑な土壌有機物分解の制御機構を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は、有機物分解とマイクロバイオーム・メタボロームの関係解析のための予備実験を実施した。メタボローム分析の中で特に重要なアミノ糖の測定について前年度から準備を継続してきたものの、ヘリウム不足もありやや時間がかかってしまった。しかしGC/MSでの測定を、ヘリウムを利用しないGC-FIDに切り替えることでなんとか対応し、いくつかの森林土壌でアミノ糖濃度を産出することができた。このことで13Cラベル基質がどのように微生物勤怠に取り込まれ、より土壌で隔離される形として変換されているかを追跡できる。現在、このプロトコルをより簡便なものに練り直し、2024年度はデータを多く取得できるように対応している。
さらに、2024年度からの本培養実験については打ち合わせおよび別予備実験を実施し、CO2放出速度およびその13C測定に向けたサンプリングおよび測定プロトコルの確認や、土壌サンプルの処理、保管など、2024年度に実施する本実験についてのプロトコルをおおよそ作成した。その中で培養サンプルを多数同時に処理することの困難さが明らかとなった。大型培養器の利用が必要など、より円滑に培養実験を進められる環境での実験が必要となったため、宇都宮大学にて実験を実施すること、そのために博士研究員の雇用を2024年度より、研究代表者の大学ではなく宇都宮大学にて実施することとした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
大きな問題であった微生物菌体由来の物質であるアミノ糖について、その分析プロトコルがほぼできあがった。ヘリウム不足などもありかなりの時間を要してしまったが、これによって最も重要なメタボロームであるアミノ糖についての測定が可能となり、本実験での重要な問題が解決できた。
一方で、培養条件をより詳細に設定する必要が生じ、研究代表者の所属部署では、トレーサーを含んだ化合物を用いた培養環境が小規模であることが問題となった。これについては、実験をより大規模で培養実験が可能な宇都宮大学にて2024年度より実施すること、それに伴い、博士研究員を宇都宮大学で雇用することにより、解決できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度より、博士研究員を宇都宮大学にて雇用し、本実験を開始する。複数森林土壌を用いた3週間をめどとした培養実験を行い、13Cラベルされた有機物などを添加し、13CO2の放出速度、メタボローム濃度変化、および微生物についてのSIP分析を実施する。培養実験中はCO2放出速度測定が極めて重要かつ高時間分解能でのサンプリングが必要となるため、そこに注力し、土壌サンプルはすぐに冷凍し、様々な化学分析を後日まとめて実施するという方針をとる。このため、宇都宮大学へ研究代表者も実験参加のため頻繁に出張することを予定している。まずは年度前半に1つまたは2つの森林土壌について培養実験を実施する予定である。さらに可能であれば、長期（半年から1年）の培養区も設け、より分解が進んだ状態での炭素隔離についても解析を進める予定である。
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