| 研究課題/領域番号 |
16H05056
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
村瀬 潤 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30285241)
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| 研究分担者 |
浅川 晋 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50335014)
渡邉 健史 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (60547016)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 水田 / 酸化還元境界層 / 微生物群集構造 / 微生物間相互作用 / 酸素 |
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| 研究実績の概要 |
湛水水田土壌表層の溶存酸素濃度は昼夜で大きく変動し、同じ深度でも、夜間に無酸素状態になる層位が日中は最大で1,300umol/L（大気飽和濃度の500％）にまで達するケースが観察された。また、溶存酸素濃度のピークは土壌表層よりも1-2mm下層に認められ、土壌によっては深度5mmでピークを示す時間帯もあった。湛水土壌の表層における溶存酸素濃度の日内変化は田面水と比較してはるかに大きく、日中は光合成、夜間は呼吸による表層土壌における酸化還元状態の大きな変化が存在することが示された。
つくばみらい市Free Air CO2 Enrichment(FACE)実験圃場から採取した分げつ期および出穂期の水稲根試料および作土試料のメタン酸化能をビン培養法で測定した。その結果、両試料とも遅滞期のない速やかなメタン酸化活性を示した。このことから無酸素状態にある作土および出穂期の根圏においてもメタン酸化細菌その活性を維持しており、好適な環境になると速やかにメタンを酸化するものと推察された。13C標識メタンを用いて培養した試料から抽出、比重分画をおこなったDNAを用いたPCR-DGGE解析によって、細菌、真核生物双方でメタン由来の炭素の取り込みが起こっていることが明らかとなった。
水田土壌の懸濁液を餌細菌となる大腸菌とともに寒天培地に塗布し、異なる酸素濃度条件で培養を行なったところ、酸素濃度に応じて異なる群集が生育することが明らかとなった。また、大気酸素濃度の１％（パスツール点）以下の貧酸素条件で生育する捕食性原生生物の数は大気酸素濃度条件と違いがなかった。分離したアメーバ(Hartmannella)の移動度や増殖に対する酸素濃度の影響はほとんどなく、大気酸素濃度の1-100%にわたって活発に移動、増殖することが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
マイクロセンサーを用いた現場型プロファイリング装置による溶存酸素濃度の時空間変動に関する高密度観測によって、湛水土壌の表層における極めてダイナミックな酸化還元状態の変化が明らかとなったが、今後、土壌の違いや肥培管理の影響など、酸化還元層のゆらぎの実態をさらに詳細に解明する必要がある。また、核酸の比重分画に必要な超遠心分離機の故障によりメタン酸化土壌の微生物群集解析の遅れを余儀なくされている。
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| 今後の研究の推進方策 |
マイクロセンサーによる湛水土壌表面の酸素濃度の経時変化をさらに詳細に明らかにする。13C標識メタンを取り込んだ微生物群集の解析をさらに進め、根圏の特徴やCO2上昇の影響を明らかにする。また、嫌気環境に対するメタン酸化細菌の応答について、室内実験で解析的に検証する。
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