| 研究課題/領域番号 |
18K19194
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
多胡 香奈子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 主任研究員 (20432198)
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| 研究分担者 |
早津 雅仁 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 再雇用職員 (70283348)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 硝化脱窒 |
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| 研究実績の概要 |
本申請課題では、強酸性土壌では好気的環境で酸性適応型アンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系がニッチを共有し一体化しており、この共生系の反応により大量の一酸化二窒素が発生すること、およびアンモニア酸化細菌が酸性条件化における亜硝酸分解を回避して糸状菌に亜硝酸を供給する機構が存在することを明らかにし、酸性適応型アンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系が土壌で実際に機能していることを証明する。この目的を達成するために以下の成果を得た。
１．高い硝化能を有する有機物（主に茶の葉と枝）堆積層とその直下の土壌について1年を通じて土壌の理化学性を調べた。これにより硝化菌の生育に最も影響を及ぼすpHは有機物堆積層において季節変動が大きく、秋には中性であるが春以降は低下する一方で土壌は年間を通じて低いことを示した。
２．同様に経時的に有機物堆積層とその直下の土壌の一酸化二窒素発生ポテンシャルを好気的条件で測定し、一酸化二窒素発生には秋の整枝による有機物の堆積と春に開始される施肥が影響することを示した。
３．アンモニア酸化菌と脱窒糸状菌の存在場所を特定するため、有機物堆積層とその直下の土壌についてNycodenzを用いた比重分画法とフィルター濾過法を繰り返し、得られた各画分についてPCRにより両者の存在を評価した。その結果、易分解性有機物の少ない画分にアンモニア酸化菌と脱窒糸状菌のいずれも存在していることが分かった。しかし再現性はなく、この検出方法については再度検討する必要がある。
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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
本申請課題の目的である好気的環境で酸性適応型アンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系が存在し、この共生系より大量の一酸化二窒素が発生することを明らかにするために、有機物堆積層とその直下の土壌における硝化活性と一酸化二窒素発生ポテンシャルの季節変動を明らかにし、共生系の分離源（時期・場所）を絞り込むことができた。ただし、梅雨から夏にかけての高温により圃場の状態が解析不可能であったことから、来年度まで試験を継続して行うこととする。一方で、土壌におけるアンモニア酸化細菌―脱窒糸状菌共生系の存在は確認出来たが再現性が得られなかったことから、これについてはより緻密な評価系を組む必要がある。
一方、当初計画では、耐酸性型アンモニア酸化細菌が酸性条件化における亜硝酸分解を回避しながら糸状菌に亜硝酸を供給する機構に着目したが、酸性環境と同様に有機物堆積層のpHが一時的に中性付近になることから、中性型アンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系も土壌で実際に機能している可能性を示すことができた。
以上により、当初計画に従い研究を推進し目的達成に必要な成果を得ることができてはいるが一部の計画は気象による遅延が認められるため、本研究課題はやや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本申請課題では、好気的環境で酸性適応型アンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系の存在とこの共生系が大量の一酸化二窒素の発生原因であることを明らかにするために企画立案した。本年度までの詳細な土壌部位の調査により酸性適応型アンモニア酸化細菌だけでなく中性型アンモニア酸化細菌と脱窒糸状菌の共生的関係も示唆された。この結果により、酸性から中性領域でアンモニア酸化細菌と脱窒糸状菌が有機物が多量に存在する条件下で共生系を形成して一酸化二窒素を発生することを証明する計画を組み入れて研究を推進する。
今後はアンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系の検出方法を確立し、さらに当初計画通り土壌の3次元構造（団粒構造）と類似の構造を持つポリビニルアルコール粒子を用いたモデル実験を並行して行う。これら両方のアプローチから複数のアンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系の存在を証明すべく研究を推進する。具体的には対象の共生系が増殖可能な培養条件（培地成分、植菌源など）を検討し、目的とするアンモニア酸化細菌―脱窒糸状菌共生系の分離を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本課題では、酸性適応型アンモニア酸化細菌と脱窒糸状菌が共生的に大量の亜酸化窒素を発生することを実際の土壌で証明することを目的としている。しかし本年度は年平均気温が1898年の統計開始以降で最も高く、このため圃場の土壌および作物残渣の状態が解析不可能であった。そこで次年度まで研究期間を延長し、サンプリング圃場を複数設置して目的微生物の生態を解析することとした。またこれと合わせてアンモニア酸化細菌‐脱窒糸状菌共生系の存在の証明と分離を行う。
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