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2009 年度 実績報告書

水田土壌の脱窒微生物群の系統・機能遺伝子解析とコミュニティゲノミクスの基盤形成

研究課題

研究課題/領域番号 19380041
研究機関東京大学

研究代表者

妹尾 啓史  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40206652)

研究分担者 大塚 重人  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (10313074)
キーワード水田土壌 / 脱窒細菌 / 土壌DNA / 土壌RNA / 脱窒機能遺伝子 / 定量PCR
研究概要

1.水田土壌における脱窒機能遺伝子の発現解析
脱窒を活性化させる室内モデル実験系を用い、土壌に脱窒の基質であるコハク酸・硝酸を加え、嫌気条件下で0,6,12,16,20,24時間培養した土壌からそれぞれDNAとRNAを抽出し、RNAについては逆転写を行いcDNAとした。抽出したDNAを元に16S rRNAと脱窒機能遺伝子nirS,nirK,nosZを標的とした定量的PCRを行った結果、培養の時間が経過するに従って各遺伝子のコピー数は段階的に増加した。一方、cDNAを元にした同様の定量的PCRの結果、16S rRNA,nirK,nosZの発現量は培養20時間目のサンプルで最大となり、これは脱窒活性が活発となる培養時間と一致していた。また、16S rRNAとnirSを標的として、培養0時間と20時間のDNA、RNAそれぞれについてクローンライブラリー解析を行った。その結果、16S rRNAとnirSの両方でBetaproteobacteriaに近縁な配列が多く得られた。
2.マイクロアレイプローブと定量PCRプライマーの設計
水田土壌の脱窒特性(脱窒菌のポピュレーションや機能発現)をマイクロアレイ法や定量PCR法によって評価するための予備検討を行った。これまでに取得した水田土壌で機能する脱窒細菌の16S rDNA,nirS,nirK配列に基づき、九州大学の久原教授の協力を得てマイクロアレイプローブの設計を行った。ほとんどの配列について23塩基長の特異的プローブを設計することができた。さらに、このプローブ配列を利用して、水田土壌の主要な脱窒菌である3つのグループ(Rhodocyclalesに近縁な新規のグループ、Herbaspirillumに近縁な鍵脱窒菌、およびAzospirillum属のグループ)に特異的定量PCRプライマーが設計できた。実際のPCRによって、ターゲットのグループを増幅できることも確認された。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The nirK-Harboring Denitrifiers Are More Responsive to the Denitrification Inducing Condition in a Rice Paddy Soil Than nirS-Harboring Bacteria2010

    • 著者名/発表者名
      Megumi Yoshida, Satoshi Ishii, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo
    • 雑誌名

      Mcirobes and Environments 25

      ページ: 45-48

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial populations responding to denitrification-inductive conditions in rice paddy soil, as revealed by comparative 16S rRNA gene analysis2009

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S., M.Yamamoto, M.Kikuchi, K.Oshima, M.Hattori, S.Otsuka, K.Senoo
    • 雑誌名

      Appl.Environ.Microbiol. 75

      ページ: 7070-7078

    • 査読あり
  • [学会発表] Functional single cell分離法による水田土壌からの新規脱窒細菌株の取得2010

    • 著者名/発表者名
      石井聡、芦田直明、大塚重人、妹尾啓史
    • 学会等名
      第4回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-03-07
  • [学会発表] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の特定とSingle-Cell Isolation2009

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史、石井聡、多胡香奈子、吉田愛美、大塚重人
    • 学会等名
      第25回日本微生物生態学会広島大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2009-11-23
  • [学会発表] 水田土壌における脱窒機能遺伝子の発現解析:室内モデル系による解析2009

    • 著者名/発表者名
      吉田愛美、石井聡、多胡香奈子、藤井大地、大塚重人、妹尾啓史
    • 学会等名
      第25回日本微生物生態学会広島大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2009-11-22
  • [図書] 水田土壌で機能する脱窒細菌群集の土壌DNAに基づく特定とSingle-Cell Isolation In難培養微生物研究の最新技術II~ゲノム解析を中心とした最前線と将来展望~(発行確定)

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史・石井聡
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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