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2022 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), 特任研究員 (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行い、窒素固定を行う際に利用できる炭素源を明らかにした。また、世界各地の様々な土壌のメタゲノムデータ解析を行い、鉄還元菌由来の窒素固定遺伝子は普遍的に存在していることを示した論文を投稿した。
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を用いて行った15N2-stable isotope probing法により鉄還元菌が水田土壌における窒素固定のキープレーヤーでありその活性が鉄粉の散布により増強されること、また、実際に土壌に固定される窒素量も増加することを示した論文を公表した。
3. 鉄還元菌窒素固定を制御する環境要因:水田土壌の窒素固定の制御要因の一つである稲わらは微生物によってどのように利用されるのかを13C-稲わらを用いたSIP法により特定した。また、稲わら由来の炭素化合物である糖類や有機酸の同定および定量を行った。
[II.鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用 ]
水田土壌ミクロコズム試験から、ケイ素含有フェリハイドライトよりもフェリハイドライトやレピドクロサイトにより高い窒素固定増強効果があることを示した。また、バングラデシュの水田圃場において鉄資材の水稲生育向上効果を評価した。

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生進めている。土壌中の稲わらの分解産物である有機酸の解析手法および解析条件の再検討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

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Investigation of Rice Yields and Critical N Losses from Paddy Soil under Different N Fertilization Rates with Iron Application2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Weishou、Long Yaou、Qiu Zijian、Gao Nan、Masuda Yoko、Itoh Hideomi、Ohba Hirotomo、Shiratori Yutaka、Rajasekar Adharsh、Senoo Keishi
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 19 ページ: 8707~8707

    • DOI

      10.3390/ijerph19148707

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anaeromyxobacter oryzae sp. nov., Anaeromyxobacter diazotrophicus sp. nov. and Anaeromyxobacter paludicola sp. nov., isolated from paddy soils2022

    • 著者名/発表者名
      Itoh Hideomi、Xu Zhenxing、Mise Kazumori、Masuda Yoko、Ushijima Natsumi、Hayakawa Chie、Shiratori Yutaka、Senoo Keishi
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      巻: 72 ページ: -

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.005546

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Genome wide association studies in rice to improve nitrogen fixation capacity in paddy fields2023

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Asano, Zhihang Feng, Yoshihiro Ohmori, Yoko Masuda, Hirotomo Ohba, Keishi Senoo, and Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 土を肥やす新たな微生物基盤の解明と地球環境保全への応用2022

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史
    • 学会等名
      キヤノン財団第一回講演会 微生物は縁の下の力持ち サステナブルな未来をつくる微生物の不思議を考える
    • 招待講演
  • [学会発表] 水田土壌の鉄還元菌窒素固定に関わる酸化鉄鉱物の分布と量変化2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤咲良、増田曜子、大峽広智、小暮敏博、妹尾啓史
    • 学会等名
      日本ペドロジー学会2022年度大会
  • [学会発表] 水田土壌中の酸化還元サイクルへの粘土鉱物中の鉄の寄与:窒素固定を行う鉄還元菌の活性化2022

    • 著者名/発表者名
      清水優希、高橋嘉夫、増田曜子、佐藤咲良、砂村倫成、小暮敏博、妹尾啓史
    • 学会等名
      日本地球化学会 第69回年会
  • [学会発表] 土壌窒素固定マイクロバイオームの全球的解明:方法論から大規模解析へ2022

    • 著者名/発表者名
      美世一守、増田曜子、Zhenxing Xu、Zhengcheng Zhang、白鳥豊、妹尾啓史、伊藤英臣
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] 低炭素社会の実現を目指した土壌生物研究2022

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史、増田曜子、Shen Haoyang、Xu Zhenxing、Zhang Zhengcheng、山中遥加、佐藤咲良、伊藤英臣、白鳥豊、大峽広智、小暮敏博、高橋嘉夫、Shen Weishou
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 水田土壌中の層状珪酸塩鉱物に伴い形成される水酸化鉄について2022

    • 著者名/発表者名
      小暮敏博、佐藤咲良、増田曜子、高橋嘉夫、妹尾啓史
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] 水田土壌の低結晶性鉄鉱物による鉄還元菌窒素固定の増強2022

    • 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2022年度東京大会
  • [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
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] イネ根圏における鉄還元菌の活性に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、Feng Zhihang、大森良弘、増田曜子、妹尾啓史、大峽広智、藤原徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] 持続的食料生産と地球温暖化抑止を実現する土壌微生物研究2022

    • 著者名/発表者名
      妹尾啓史
    • 学会等名
      第23回食料生産技術研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 稲が土を肥やし土が稲を育てる -鉄還元菌と水田土壌の炭素・窒素循環-2022

    • 著者名/発表者名
      増田曜子、笠原拓己、Zhang Zhengcheng、Xu Zhenxing、妹尾啓史
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第35回大会
  • [学会発表] 鉄還元窒素固定菌による水稲由来炭素化合物の利用2022

    • 著者名/発表者名
      千原光貴、増田曜子、Xu Zhenxing、妹尾啓史
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第35回大会
  • [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

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公開日: 2024-12-25  

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