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本研究では、農耕地土壌における適切な肥料および農薬施用のための土壌管理システムの構築を目標とし、土壌微生物を指標生物とした土壌環境モニタリング法の開発を行った。指標生物として土壌に普遍的に存在する、アンモニア酸化微生物に着目した。特に茶園土壌などの強酸性環境下では分布量が高く、生物指標として適していると考えられる。 まず、本大学近隣地域に散在する茶園から土壌を採取した。また茶園近傍の農地、大学敷地内の一般土壌を比較対象として採取した。これらを用い、pH、含水率、有機物量、塩素酸塩阻害法を用いた亜硝酸塩の比色定量によるアンモニア酸化活性（PNR）の測定を行った。さらに土壌試料からDNA抽出を行い、アンモニア酸化微生物である、アンモニア酸化アーキア（AOA）とアンモニア酸化バクテリア（AOB）の各アンモニアモノオキシゲナーゼαサブユニット（amoA）遺伝子を標的としたプライマーセットを用い、定量PCR、T-RFLP解析、さらにクローンライブラリー解析を行った。
採取した茶園土壌のpHは2.8から4.8であり酸性傾向にあった。PNRは0.24から0.83μg NO2--N dry soil/g/hであり、茶園土壌中でアンモニア酸化が行われていることが示された。また、土壌pH、PNRともに採取地点による相違があったが、両者に相関関係は観られなかった。定量PCRの結果、強酸性茶園土壌ではAOBと比較してAOAが圧倒的に優占していることから、アンモニア酸化は、ほぼAOAによると示唆された。T-RFLP解析およびクローンライブラリー解析の結果、強酸性茶園土壌では一般土壌と比較して特異的な群集構造が形成されており、酸性環境に適応したAOAが特異的に生息していることが示された。本研究結果は、アンモニア酸化微生物を指標とした土壌環境モニタリング法の開発に極めて重要な知見をもたらすと考えられる。
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