田畑輪換圃場の微生物群集動態を長期継続調査し水田土壌微生物群集の安定性を解明する

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02114
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浅川 晋 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50335014)
• 研究分担者: 村瀬 潤 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30285241) ; 渡邉 健史 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (60547016)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 土壌微生物 / 田畑輪換

研究実績の概要

水田土壌中の微生物が極めて安定で頑健な群集を形成しているメカニズムの解明を目指し、田畑輪換圃場における畑転換・水田復元に伴う各種土壌微生物群集の動態を長期間にわたり調査・解析する。畑転換と水田復元が群集の存在量と構成に及ぼす影響や、群集の動態とその変化に影響を及ぼす要因を明らかにすることを目的とする。 農研機構東北農業研究センター大仙研究拠点(秋田県大仙市)内の長期田畑輪換試験圃場の輪換区と対照の連年水田区より、ダイズあるいは水稲の播種・移植前(4月上旬)、水稲あるいはダイズの生育中(9月上旬)、収穫後(11月上旬)の3回作土層土壌を採取し、核酸の抽出用試料として調製・保存した。なお、輪換区については、ダイズ作後3年間の水田が続いた後に、2019年にダイズ畑へ3年間転換し、2022年は再び水稲作に戻された水田1年目であった。
2012年から2022年の11年間にわたり採取した試料について16S rRNA遺伝子あるいは機能性遺伝子を対象にした定量PCR法により各種微生物群集の存在量の動態を調査した。輪換区はこの期間中2回の3年間に亘る畑転換が行われている。輪換区では、鉄の酸化細菌と還元細菌、メタンの酸化細菌と生成古細菌のように、好気性および嫌気性のどちらの場合も転換畑作期間に存在量が低下し、水田復元期間に対照の連年水田区の存在量に近づく傾向を示したと菌群が多かった。絶対好気性のアンモニアの酸化細菌と酸化古細菌ではそのような明確な傾向は見られず、畑転換・水田復元の存在量への影響は微生物群により異なることが明らかになった。16S rRNA遺伝子配列に基づく細菌群集構成は輪換区と連年水田区で大きく異なり、輪換区では水田復元期間が1-3年と増すにつれ連年水田区の群集構成に近づく傾向が認められ、水田特有の土壌微生物群集の形成には水田条件での水稲作の継続が重要であることを示唆した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Protists: the hidden ecosystem players in a wetland rice field soil (2023)
  • 著者名/発表者名: Murase Jun, Asiloglu Rasit
  • 雑誌名: Biology and Fertility of Soils 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s00374-023-01705-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Methylocystis iwaonis sp. nov., a type II methane-oxidizing bacterium from surface soil of a rice paddy field, and emended description of the genus Methylocystis (ex Whittenbury et al. 1970) Bowman et al. 1993 (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kaise, Joseph Benewinde Sawadogo, Mohammad Saiful Alam, Chihoko Ueno, Dayeri Dianou, Rina Shinjo, Susumu Asakawa
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.005925
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pool size of microbial biomass potassium in various farmland soils (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Kohei, Nishida Mizuhiko, Akita Kazunori, Ito Toyoaki, Saito Masanori, Honjo Hiroki, Shinohara Makoto, Asakawa Susumu
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 68 ページ: 400-408
  • DOI: 10.1080/00380768.2022.2057786
  • 査読あり
• [雑誌論文] イネの生育を支える水田の微生物と物質循環 (2022)
  • 著者名/発表者名: 浅川 晋
  • 雑誌名: 温古知新 巻: 59 ページ: 117-122
• [学会発表] Estimation of turnover time of microbial biomass potassium in paddy field soil (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Tokonami, Taketo Funao, Toshiya Oga, Mizuhiko Nishida, Tomoki Takahashi, Susumu Asakawa
  • 学会等名: 22nd World Congress of Soil Science
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamics of Gallionella-related iron-oxidizing bacterial community in paddy field soil (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Watanabe, Tatsushi Naruse, Koki Nakagawa, Yoshinori Ban, Tomofumi Yoshida, Takahiro Kato, Mari Namikawa, Tomoki Takahashi, Mizuhiko Nishida, Nobuko Katayanagi, Ruth Agbisit, Lizzida Llorca, Yasukazu, Hosen, Jun Murase, Susumu Asakawa
  • 学会等名: 22nd World Congress of Soil Science
  • 国際学会
• [学会発表] Pool size of microbial biomass potassium in various farmland soils (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamashita, Mizuhiko Nishida, Kazunori Akita, Toyoaki Ito, Masanori Saito, Hiroki Honjo, Makoto Shinohara, Susumu Asakawa
  • 学会等名: The 15th international conference of the East and Southeast Asia Federation of Soil science societies
  • 国際学会
• [学会発表] 水田土壌落水時の微好気性鉄酸化細菌群集の鉄酸化ポテンシャルの推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口真輝, 森 小百合, 浅川晋, 渡邉健史
  • 学会等名: 2022年度日本土壌肥料学会中部支部・中部土壌肥料研究会例会