作物残渣における一酸化二窒素発生に至る糸状菌の窒素代謝プロセス解明

阐明丝状真菌的氮代谢过程导致作物残留物中一氧化二氮的产生

• 批准号: 21K05884
• 负责人: 星野 裕子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05884/
• 关键词: 温室効果ガス; 一酸化二窒素; 糸状菌脱窒; 脱窒系遺伝子; 農耕地

作物栽培後に圃場に放置される作物残渣は、重要な一酸化二窒素（N2O）発生源になりうる。特に、6-7月の梅雨時期に圃場に放置された残渣から高いN2O発生活性が見られている。N2O発生時期に採取した作物残渣から分離した糸状菌について、培養試験においてN2O発生活性が高く、この時期に作物残渣で優占する糸状菌を前科研費（15K07818）で得られている培養糸状菌グループから昨年度までに選抜した。ここでは、一つの圃場の1年間のジャガイモの栽培における様々な時期の作物残渣や土壌を含むサンプルについて、サンプルから培養を経ずに抽出したDNAを用い、糸状菌ITS領域を対象とした次世代シーケンスによるアンプリコン解析において増大、優占する菌でかつ培養試験でのN2O発生活性の高い菌群を選抜している。今年度は、そのFusarium属あるいはPenicillum属などを中心とした培養糸状菌群において、糸状菌の脱窒系遺伝子NirK、P450nor等について、報告のある複数のプライマーセットを用い増幅し、遺伝子配列の解析を行った。糸状菌種によって、脱窒系の遺伝子の配列は異なっていたが、同じITS領域配列を持つ糸状菌種においてもそれぞれいくつかのタイプの遺伝子配列を見出した。同じITS領域配列を持つ糸状菌種で、NirK及びP450norのタイプが異なったり、二つの遺伝子のタイプの組み合わせが異なる事例が見られた。さらに、別の年度のジャガイモ栽培圃場およびニンジン栽培圃場の作物残渣から分離培養した糸状菌グループについても検討したところ、上記のグループには含まれない糸状菌種でN2O発生活性の高い菌が見られたことから、これらについても脱窒系遺伝子の解析を進めている。

农作物种植后剩下的农作物残留物可以成为一氧化二氮（N2O）起源的重要来源。特别是，在6月至7月的雨季中，从野外剩下的残留物中观察到了高N2O生成活动。去年从N2O生成期间收集的农作物残留物中分离出来的丝状真菌是从N2O发育时获得的培养真菌组中选择的，在此期间，在培养的试验中具有高N2O发育活性，在作物残留物中占据了主导。在这里，对于在一个田地种植土豆期间在不同时间含有农作物残留物和土壤的样品一年，从没有培养的样品中提取的DNA用于选择在胎盘分析中使用丝状真菌及其地区的丝状真菌和具有较高N2O开发活性的细菌的下一代测序在扩增子分析中增加和主导的细菌。今年，在培养的丝状真菌组中，主要使用丝状真菌属或阴茎属，使用报告的多个引物集​​对丝状真菌的硝化基因进行扩增，并分析了基因序列。尽管反硝化系统中的基因序列取决于丝状真菌种类，但在具有相同区域序列的丝状真菌物种中发现了几种类型的基因序列。在某些情况下，NIRK和P450NOR的类型之间的类型在丝状真菌种类之间具有相同的区域序列，并且两种基因类型的组合是不同的。此外，当我们还检查了另一年的丝状真菌基团从马铃薯和胡萝卜栽培领域中的农作物残留物中分离出来的丝状真菌，我们发现了上述丝状真菌中未包括的丝状真菌种类较高的N2O-生成活性的细菌，并且我们还在对这些基因进行分析。