土壌還元消毒法の基盤構築に向けたメカニズム解明

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土壌病原菌（トマト萎凋病菌）を埋め込んだ土壌に、1%エタノールまたは蒸留水を加えて密封することで土壌還元消毒試験を行った結果、エタノール処理区では酸化還元電位が急速に低下し、4日目以降に病原菌が死滅するとともに、土壌溶液中から殺菌物質である酢酸と二価鉄が検出された。その後、酢酸濃度が徐々に低下し、二価鉄も土壌溶液中から検出されなくなるものの、土壌に吸着した状態で急速に蓄積するのが確認された。一方、蒸留水添加区では、酸化還元電位の低下および病原菌の死滅は確認されず、酢酸、二価鉄も全く検出されなかった。次に、還元消毒処理中の土壌を経時的に採取してDNAを抽出し、土壌微生物相の変化（微生物の種類やそれらの存在比の変化）を、次世代DNAシーケンサー等を用いて比較・調査した。その結果、エタノール処理区では、蒸留水処理区に比べ、Pseudomonas属菌や、一部の嫌気性細菌（Clostridium属菌、硫酸還元菌であるDesulfotomaculum属菌、Desulfosporosinus属菌等）の存在比が常に高い傾向を示した。次に、これら細菌種の動態を詳しく調査するため、種特異的な定量PCR用プライマーを作出して、検量線の作成を行った結果、土壌からの定量化が可能になった。また、これら細菌種を特異的に分離・培養可能な選択培地を用いて採取土壌から細菌の分離を試みた結果、硫酸還元菌等一部の細菌種については、分離・計測が可能となった。そこで、これら土壌微生物種の動態を、定量PCR法と選択培地法の手法を用いて還元消毒中の動態を経時的に調査し、殺菌物質の生成・蓄積量との関係を調査した結果、これら微生物の増殖パターンと殺菌物質の生成・蓄積パターンとの明確な関連が認められた。