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2021 年度 実績報告書

水田土壌の窒素供給力を支える鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明と低窒素農業への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H05679
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(農学部), 教授 (40206652)

研究分担者 増田 曜子  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (80813237)
伊藤 英臣  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70748425)
早川 智恵  宇都宮大学, 農学部, 助教 (10725526)
藤原 徹  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)
大森 良弘  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20398390)
小暮 敏博  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)
研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
キーワード水田土壌 / 生物的窒素固定 / 鉄還元菌窒素固定 / 窒素供給力 / 窒素肥沃度 / 鉄資材 / 低窒素農業
研究実績の概要

[Ⅰ.水田土壌における 鉄還元菌窒素固定の学術基盤解明 ]
1.鉄還元窒素固定菌の微生物生態学的基盤:鉄還元窒素固定菌の分離株の性状解析を引き続き行い、新規鉄還元菌をさらに報告した。また、Geomonas属分離株について鉄還元とともに窒素固定を行うことを実証した。
2.鉄還元菌窒素固定の土壌窒素供給力への寄与:農業用鉄粉を散布した水田土壌に固定された窒素を15N2-IRMS解析により定量した。鉄粉の散布により窒素固定量が増加することが示された。
3.鉄還元菌窒素固定を制御する環境要因:稲わらが水田土壌の窒素固定の制御要因の一つであることから、稲わら分解産物である有機酸および糖の土壌から抽出法、GCMSを用いた定性・定量法を検討した。根圏土壌中の鉄還元菌の割合を増加させるイネ遺伝子の特定を進めた。水田土壌に施用した鉄の形態変化を各種の分析法により明らかにした。
[Ⅱ. 鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用 ]
1.鉄化合物による鉄還元菌窒素固定の活性強化(室内実験)、2.低窒素肥料水稲生産の実証(圃場試験):水田土壌の各層において、鉄還元窒素固定菌が利用する低結晶性鉄鉱物が年間を通じて多く存在していること、鉄粉を施用した水田土壌においても同様であることを明らかにした。水田圃場において農業用鉄資材を散布して水稲を栽培する試験を継続した。鉄資材の施用により土壌の窒素固定活性が高まり、イネの生育と収量が増加する効果が継続していることを確認した。

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

実施予定の研究計画の各項目について研究を進めている。土壌における稲わら分解微生物の解析手法に改良が必要と分かり時間を要したことを除いては、順調に研究が進展して成果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

研究計画の各項目と実施内容に変更はなく、計画通りに推進していく。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Geomesophilobacter sediminis gen. nov., sp. nov., Geomonas propionica sp. nov. and Geomonas anaerohicana sp. nov., three novel members in the family Geobacterecace isolated from river sediment and paddy soil2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhengcheng、Xu Zhenxing、Masuda Yoko、Wang Xueding、Ushijima Natsumi、Shiratori Yutaka、Senoo Keishi、Itoh Hideomi
    • 雑誌名

      Systematic and Applied Microbiology

      巻: 44 ページ: 126233~126233

    • DOI

      10.1016/j.syapm.2021.126233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genome-Based Taxonomic Rearrangement of the Order Geobacterales Including the Description of Geomonas azotofigens sp. nov. and Geomonas diazotrophica sp. nov.2021

    • 著者名/発表者名
      Xu Zhenxing、Masuda Yoko、Wang Xueding、Ushijima Natsumi、Shiratori Yutaka、Senoo Keishi、Itoh Hideomi
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.737531

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明と低窒素農業への応用:低炭素社会の実現を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史、増田曜子、伊藤英臣、白鳥 豊、大峽広智、Xu Zhenxing、山中遥加、石田敬典、髙野 諒、佐藤咲良、Shen Weishou
    • 雑誌名

      土と微生物(Soil Microorganisms)

      巻: 75 ページ: 60~65

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Undervalued Pseudo-nifH Sequences in Public Databases Distort Metagenomic Insights into Biological Nitrogen Fixers2021

    • 著者名/発表者名
      Mise Kazumori、Masuda Yoko、Senoo Keishi、Itoh Hideomi
    • 雑誌名

      mSphere

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1128/msphere.00785-21

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 窒素固定菌の比較ゲノム解析があぶり出す伝統的マーカー遺伝子の落とし穴2022

    • 著者名/発表者名
      美世一守, 増田曜子, 妹尾啓史, 伊藤 英臣
    • 学会等名
      第16回日本ゲノム微生物学会年会
  • [学会発表] 鉄で土を肥やす!鉄還元に伴う窒素固定の発見2022

    • 著者名/発表者名
      増田曜子
    • 学会等名
      新潟県土壌肥料懇話会 令和3年度第2回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄で土を肥やし環境を守る:水田の持続的水稲生産を支える鉄還元菌窒素固定の発見と応用2022

    • 著者名/発表者名
      増田曜子
    • 学会等名
      農学と工学の超越創発イノベーションフォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] 水田土壌において鉄還元窒素固定菌への炭素源供給を担う微生物群の解明2022

    • 著者名/発表者名
      笠原拓己, 増田曜子, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会(京都大会)
  • [学会発表] Exploration of genomic variation(s) among domestic rice cultivars that contributes to the enrichment of major diazotrophs in paddy soil2022

    • 著者名/発表者名
      Zhihang Feng, Yoshihiro Ohmori, Yoko Masuda, Keishi Senoo, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Shoot and root ratio affects the abundance of iron-reducing bacteria in the rhizosphere of rice (Oryza sativa L.) イネ根圏における鉄還元菌の活性には地上部と地下部の重量比が関与する2022

    • 著者名/発表者名
      矢木貴也、Zhihang Feng、大森良弘、増田曜子、大峽広智、妹尾啓史、藤原徹
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明と低窒素農業への応用:低炭素社会の実現を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史
    • 学会等名
      2021年日本土壌微生物学会
    • 招待講演
  • [学会発表] DNRA-deriverd N2O production in Geomonas strains2021

    • 著者名/発表者名
      許振興, 増田曜子, 伊藤英臣, 服部祥平, 豊田栄, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [学会発表] 鉄還元菌窒素固定に関わる鉄の水田土壌における形態と分布2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤咲良, 増田曜子, 大峽広智, 小暮敏博, 高橋嘉夫, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [学会発表] Identification of activated diazotrophs by iron application in paddy soil using 15N2-DNA Stable-Isotope Probing coupled with amplicon sequencing2021

    • 著者名/発表者名
      Zhengcheng ZHANG, Yoko MASUDA , Keishi SENOO
    • 学会等名
      日本微生物生態学会2021年度大会
  • [学会発表] 水田土壌において鉄還元窒素固定菌への炭素源供給を担う微生物群集の解明2021

    • 著者名/発表者名
      笠原拓己, 増田曜子, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本微生物生態学会2021年度大会
  • [学会発表] 鉄で土を肥やす~水田土壌における窒素固定の新たな役者「鉄還元菌」の発見と応用2021

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史, 大峽広智
    • 学会等名
      令和3年度肥料経済研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒素長期無施用水田土壌における窒素肥沃度維持の微生物メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      増田曜子, 佐藤咲良, 宮本稜太, 高野諒, 石井勝博, 大峽広智, 白鳥豊, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会関東支部大会(千葉大会)
  • [学会発表] 水田土壌で確認された各形態の鉄鉱物種による鉄還元菌窒素固定の増強効果2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤咲良, 増田曜子, 大峽広智, 小暮敏博, 高橋嘉夫, 妹尾啓史
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会関東支部大会(千葉大会)
  • [備考] 低炭素社会実現プロジェクト

    • URL

      https://park-ssl.itc.u-tokyo.ac.jp/soil-cosmology/new_study.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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