| 研究課題/領域番号 |
15K07818
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| 研究機関 | 国立研究開発法人 農業環境技術研究所 |
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研究代表者 |
星野 裕子 (高田裕子) 国立研究開発法人 農業環境技術研究所, その他部局等, 研究員 (40354104)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 温室効果ガス / 亜酸化窒素 / 糸状菌脱窒 / メタゲノム解析 |
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| 研究実績の概要 |
亜酸化窒素（N2O）は強力な温室効果ガスかつオゾン層破壊物質で、農耕地はその主要な発生源である。農耕地におけるN2O発生のメカニズム解析において、関与する細菌の研究が進む一方で、糸状菌も発生に重要な役割を果たすことが指摘されている。しかし、関与する糸状菌、また、その環境中の動態や機能については不明な点が多い。本課題では、農耕地においてN2O発生にかかわる糸状菌の動態を明らかにすることを目的としており、本年度は圃場においてN2Oが発生している時期及び部位を特定し、その圃場サンプルにおける脱窒糸状菌の分離と機能測定、圃場における動態の解明に着手した。
研究所圃場において、ジャガイモを春作と秋作の2作栽培した。慣行に従い収穫前に地上部を切除し、圃場に放置した。この地上部残渣の放置時期に、圃場からN2O発生が見られたため、土壌や残渣を採取し、それぞれインキュベーション実験によりN2Oの発生ポテンシャルを測定した。圃場観測のN2Oフラックスの特に高い春作の残渣放置時期に、圃場から採取した作物残渣自体からの高いN2O発生が検出された。
残渣サンプルから糸状菌を分離し、液体培養時のN2O発生活性とITS領域配列に基づく分類群を明らかにした。春作の地上部残渣の放置時期にN2O発生活性の高い糸状菌が、高い頻度で分離された。様々な分類群のN2O発生糸状菌が分離されたが、本実験で用いた培養条件でのN2O発生活性と系統分類群との間には関連が見られた。特にN2O発生活性の高い菌が数種検出された。
培養法による微生物の検出は、手法によりバイアスがかかり、実際の環境中の存在割合や量が必ずしも反映されるとは限らない。そのため圃場サンプルから直接DNAを抽出する培養を経ない、いわゆるメタゲノム手法により、これらの菌の圃場サンプルにおける存在割合や存在量を測定した。
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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
計画当初に予定していた、圃場におけるN2O発生時期及び部位の特定をすることができた。この特定された圃場サンプルからの分離糸状菌について、ITS領域配列による系統分類群とN2O発生活性を明らかにすることで、両者の関連を示すことができた。この情報を活用し、糸状菌ITS領域を対象としたメタゲノム手法により、N2O発生活性の高い菌の圃場における動態の追跡が可能になり、PCR-DGGE法及び定量PCR法による解析をすでに実施している。想定通りに研究が進捗しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
分離菌については、脱窒系遺伝子の有無やその配列を明らかにするなどさらに詳細な特性の解明を進めるとともに、メタゲノム解析においては、培養できない菌を含めた糸状菌群集の全体像を詳細に明らかにするために、PCR-DGGE解析に加え次世代シークエンサー解析を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験補助員の適任者が年度初から確保できず、採用が年度後半になったため、予定より人件費の使用が少なかった。また、次世代シークエンスによる解析について、研究所が保有しているシークエンサーで順次解析を行う計画であったが、本課題実行中に当該機器及び試薬の販売が中止になることから、今年度はPCR-DGGE法により糸状菌群集の解析を行い、次年度以降に、より多くのデータが得られる別の機種のシークエンサーで、次年度以降のサンプルとあわせて解析する予定に変更したため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次世代シークエンサーによる解析のための、試薬や消耗品等に使用する予定である。
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