| 研究課題/領域番号 |
23K23589
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02324 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39020:作物生産科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
近藤 始彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00355538)
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| 研究分担者 |
中島 泰弘 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, ユニット長 (10354086)
杉浦 大輔 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (50713913)
増田 曜子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (80813237)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | イネ / 窒素固定 / エンドファイト / 炭水化物 / 品種 / 土壌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水田での窒素固定能の総合的な増強を目指してイネの不伸長茎部エンドファイトおよび根圏を含む土壌における窒素固定活性の変動要因を明らかにし、その増強方向を示す。いずれについても炭素源および代謝と窒素固定活性の関係に着目して解析を行う。エンドファイトについては植物側の炭素基質の種類と微生物菌叢から変動要因を解析する。また土壌については表層の光・酸化的条件と下層の暗・嫌気条件それぞれについて有機物施用下での窒素固定の変動を鉄形態や無機態窒素など土壌環境との関係から解析する。
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| 研究実績の概要 |
水田での窒素固定能の総合的な増強を目指してイネの茎基部（不伸長茎部）および根圏を含む土壌における窒素固定活性の変動要因を植物側と微生物側および土壌環境から解析した。特に炭素源と窒素固定活性の関係に着目して解析を行なった。
茎部の窒素固定については窒素固定菌種の酸素要求性や基質特異性などの特性を推定するために、茎基部および根について菌叢解析をおこなった。圃場栽培あるいはポット栽培して採取したイネの不伸長茎部について各部位の全細菌叢と窒素固定菌叢を16sRNAおよびnifD/Hのアンプリコン解析などをもちいて解析した。その結果、根ではメタン酸化菌が主要な窒素固定菌のひとつであった。一方茎基部では糖を利用する窒素固定菌叢が主体であり、部位による違いが明らかになった。そこで茎部のメタボローム解析の結果ARAと関係が強いと推定された代謝産物について不伸長茎部磨砕液へ添加する実験結果の解析を引き続き行い、糖が窒素固定活性を促進することを確認した。また15N2を供与し、茎基部で根についで窒素固定活性が高いことを確認した。
水田土壌の窒素固定については、培養実験を行い、含鉄資材と有機物（セルロース）の施用により窒素固定活性が促進されることを見出した。圃場実験において含鉄資材と稲わらの併用による窒素固定活性とイネの生育への影響を連用効果を引き続き調査した。その結果、含鉄資材の残効区でもイネの生育は促進される傾向にあった。ただしこの促進への窒素固定の寄与の程度については今後慎重に解析する必要がある。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
茎部窒素固定については菌叢解析を微細部位別に行い、各部位の主要な窒素固定菌叢を推定することができた。また糖が有用な基質の一つであることを確認できた。土壌の窒素固定については稲わらやセルロースなどの有機物による窒素固定能の発現を明・暗条件で確認するとともに鉄化合物による促進を培養実験で示すとともに圃場試験でイネ生育への影響を複数年次にわたって追跡することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
光条件下で含鉄資材が窒素固定活性を促進するメカニズムについて解析を進める。このため、15Nを用いた層位別の窒素固定活性を評価するとともに鉄の化学形態やその層位別の変化を調査する。また主要な窒素固定菌を明らかにするためにアンプリコン解析を用いた菌叢解析を行なう。さらに光合成との関係を明らかにするために15N2と13CO2を同時供与した場合の15Nと13Cの動態を比較し、光合成細菌による窒素固定への寄与を評価する。また稲わらやセルロースなどの高分子有機物は、糖や有機酸など低分子物質に分解されたのちに窒素固定菌に利用される可能性があるため、これらの有機物を施用した際の代謝産物の変化と窒素固定の関係の解析を行う。含鉄資材が施用された場合、どのような代謝の変化が起こり、窒素固定を促進するのかを特に明条件に着目して解析する。さらに炭素源の種類の影響をCO2やCH４発生との関係も含めて解析する。これらを通じて窒素固定の向上を促進する稲わらの有効利用の方向性を明らかにする。
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