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都市に成立する微生物群集および土壌環境の解明とその健全化手法の検証

研究課題

研究課題/領域番号 23K13974
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分39070:ランドスケープ科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

龍見 史恵  北海道大学, 農学研究院, 特別研究員(PD) (30883417)

研究期間 (年度) 2023-01-20 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード外生菌根菌 / 土壌微生物 / 都市生態系 / 内生菌 / 都市緑化 / 窒素循環 / トランスクリプトーム
研究開始時の研究の概要

本研究では、都市の緑地管理手法が土壌・植物さらには人間の健康に関る微生物群集へ与える影響を解明し、この視点から最良と考えられる環境を土壌を起点に簡易的に誘導する方法を検証することを目的とする。そのために、(1)樹木の植栽密度や土壌被覆に用いられる材質の違いなどが(a)土壌の微生物群集および植物への栄養分供給機能、(b)樹木の栄養状態および植物体内に共生する微生物群集、(c)空気中や雨水など人と接触する環境中の微生物群集に与える影響について、環境DNA解析技術などを用いて解明し、さらに(2)簡易な方法による土壌微生物の導入により、都市環境の植物生育や微生物群集機能の改善可能性について検証する。

研究実績の概要

本研究では、アメリカ・ボストン都市内の様々な緑地(76カ所)において、土壌、植物の葉および根のサンプルをそれぞれ228サンプルずつ採取し、DNA抽出を行い、都市の緑地生態系内の微生物群集が、管理方法の違いによってどのように規定されるのか解明を進めている。また、都市でよく用いられる土壌に、複数のタイプの森林土壌(都市林縁部、都市林内部、郊外林内部)を加えてポット実験を行い、森林土壌微生物、特に都市環境ストレスに既に適応した森林土壌微生物の導入が、街路樹の生育や健康を改善するのか、明らかにする研究を進めている。当該年度の研究にて、各緑地を、合計の樹冠の面積および下草やリターの有無など、管理強度に基づいて、森、林、公園、芝生、街路の5つのタイプに分類した。その結果、管理強度に伴って有意に、土壌温度・pH・硝酸態窒素濃度が上昇し、土壌含水率・有機物含有率が低下しており、都市緑地の管理特性の違いが土壌環境を大きく規定することが明らかとなった。これらの土壌因子は、土壌微生物組成の決定要因として知られている。一方で、土壌中のアンモニウム態窒素濃度および可給態リン濃度については、管理強度による有意な差は見られなかった。さらに、管理強度に加えて、各緑地の位置する地域の人口密度が、上記の土壌要因に与える影響についても検定を行ったが、明瞭なパターンは確認できなかった。緑地の立地については、さらに細かい情報(近隣の交通量など)も集める予定である。

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

予定していたサンプリングが無事に完了し、土壌の物理化学特性の分析およびDNA抽出についても順調に進められている。また、ポット実験も無事に開始させることができたた。

今後の研究の推進方策

今後は、緑地の微生物叢の解明に関しては、引き続き採取済みのDNAサンプルの分析・解析を進める。開始済みのポット実験についても、定期的に状況を確認しに行き、計画通りの時期にサンプルを採取する予定である。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Boston University/University of Florida/Dartmouth College(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Netherlands Institute of Ecology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Nigeria(ナイジェリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of chicken manure amendment on lead burden in mice: exposure to lead-spiked soil2024

    • 著者名/発表者名
      Soe Nyein Chan、Yohannes Yared Beyene、Ohigashi Takamitsu、Nakata Hokuto、Tatsumi Chikae、Uchida Yoshitaka、Mufalo Walubita、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Igarashi Toshifumi、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M. M.
    • 雑誌名

      Journal of Soils and Sediments

      巻: in press 号: 5 ページ: 2001-2011

    • DOI

      10.1007/s11368-024-03769-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stability of ammonia oxidizer communities upon nitrogen fertilizer pulse disturbances is dependent on diversity2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuta Akari、Ishige Nao、Tatsumi Chikae、Musavi Madegwa Yvonne、Eurya Kuramae Eiko、Uchida Yoshitaka
    • 雑誌名

      Geoderma

      巻: 439 ページ: 116685-116685

    • DOI

      10.1016/j.geoderma.2023.116685

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mycorrhizal type affects forest nitrogen availability, independent of organic matter quality2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Hyodo Fujio、Du Sheng、Yamanaka Norikazu、Tateno Ryunosuke
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 165 号: 3 ページ: 327-340

    • DOI

      10.1007/s10533-023-01087-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Urbanization and edge effects interact to drive mutualism breakdown and the rise of unstable pathogenic communities in forest soil2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Chikae、Atherton Kathryn F.、Garvey Sarah M.、Conrad-Rooney Emma、Morreale Luca L.、Hutyra Lucy R.、Templer Pamela H.、Bhatnagar Jennifer M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 36 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1073/pnas.2307519120

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Variations in soil nutrient availabilities and foliar nutrient concentrations of trees between temperate monsoon karst and non‐karst forest ecosystems on Mount Ibuki in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Kajino Hirofumi、Fukui Misaki、Fujimoto Yutaro、Fujii Rei、Yokobe Tomohiro、Tatsumi Chikae、Sugai Tetsuto、Okada Naoki、Nakamura Ryosuke
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: 38 号: 6 ページ: 842-851

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12414

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Natural farming diversifies resource-utilisation patterns and increases network complexity in soil microbial community of paddy fields2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Chikae、Lin Jinfeng、Ishiguro Munehide、Uchida Yoshitaka
    • 雑誌名

      Agriculture, Ecosystems & Environment

      巻: 356 ページ: 108618-108618

    • DOI

      10.1016/j.agee.2023.108618

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bacterial Communities and Soil Properties Influencing Dung Decomposition and Gas Emissions Among Japanese Dairy Farms2023

    • 著者名/発表者名
      Oraegbunam Chidozie J.、Kimura Akari、Yamamoto Terumasa、Madegwa Yvonne M.、Obalum Sunday E.、Tatsumi Chikae、Watanabe Toshihiro、Uchida Yoshitaka
    • 雑誌名

      Journal of Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 23 号: 3 ページ: 3343-3348

    • DOI

      10.1007/s42729-023-01250-2

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microbial communities associated with nitrogen transformation in canopy soils on large cedars in Yakushima, Japan2024

    • 著者名/発表者名
      K Sueyoshi, C Tatsumi, JM Bhatnagar, S Hioki, M Kida, T Ohta, H Ishii, I Saeki, W Azuma
    • 学会等名
      日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヤクスギ林冠と地上土壌における菌根菌群集の比較2024

    • 著者名/発表者名
      末吉功季、 龍見史恵、Jennifer M. Bhatnagar、日置頌、木田森丸、太田民久、石井弘明、佐伯いく代、東若菜
    • 学会等名
      日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の元素利用と菌根共生:窒 素、リンに着目して2023

    • 著者名/発表者名
      中村亮介、 龍見史恵
    • 学会等名
      菌根共生からみた進化群集生態学
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無肥料無農薬栽培水田における土壌微生物叢について2023

    • 著者名/発表者名
      内田 義崇、 龍見 史恵、林 金鋒
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mycorrhizal Fungal Key Roles in Forest Soil Function and Vulnerability to Urbanization2023

    • 著者名/発表者名
      Chikae Tatsumi
    • 学会等名
      Harvard Forest Seminars
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Urban trees grow faster when planted further from industrial zones2023

    • 著者名/発表者名
      KF Atherton, I Frenette, D Heaton, C Tatsumi, I Smith, LR Hutyra, JM Bhatnagar
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Ecological Society of America
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 北海道酪農場における異なる生息地に潜む微生物叢が相互に及ぼす影響の解明2023

    • 著者名/発表者名
      山本皓正、龍見史恵、内田義崇
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Diversity of soil microbial community is linked to the stability of ammonia-oxidizing bacterial community and nitrification rates in a volcanic ash soil2023

    • 著者名/発表者名
      A Kimura, N Ishige, C Tatsumi, YM Madegwa, E Kuramae, Y Uchida
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Nitrification and Related Processes
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Interact-o-gram: Understanding the Biology behind Association Networks2023

    • 著者名/発表者名
      KF Atherton, C Tatsumi, D Segre, JM Bhatnagar
    • 学会等名
      The 31st Annual Intelligent Systems For Molecular Biology and the 22nd Annual European Conference on Computational Biology (ISMB/ECCB)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of urbanization and forest fragmentation on fungal community composition and activity: A focus on functions for maintaining tree-symbiosis and driving biogeochemical cycles2023

    • 著者名/発表者名
      C Tatsumi, H Wang, KH Chen, HL Liao, LR Hutyra, PH Templer, JM Bhatnagar
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2023 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Cutting Up Forests...

    • URL

      https://www.bu.edu/articles/2023/cutting-up-forests-disrupts-essential-bond-between-trees-and-fungi/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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