鉄還元窒素固定菌から見た水田土壌の炭素・窒素動態：稲が土を肥やし土が稲を育てる

从铁还原固氮细菌看稻田土壤碳氮动态：水稻施肥，土壤长水稻

• 批准号: 20K15423
• 负责人: 増田 曜子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15423/
• 关键词: 13C-SIP; 15N-SIP; 鉄還元菌; 窒素固定; 水田土壌; GCMS; 稲わら; LCMS; 鉄還元窒素固定菌; 炭素循環; 窒素循環; 安定同位体

1)稲わら分解微生物の解明(13C-SIP)、稲わら分解により生成する炭素化合物の特定安定同位体標識した稲わらを添加した水田土壌ミクロコズムを作製し、湛水および落水を行い圃場環境を再現し60日間培養した。培養した土壌を採取し、土壌中に存在する有機酸および糖類の同定に使用する土壌を-30度、DNAおよびRNA抽出に使用する土壌を-80度で保存した。-80度で保存した土壌からDNAおよびRNAを抽出し、密度勾配遠心を行った。それぞれの画分における16S rRNA遺伝子量を測定したところ、日数の経過とともに密度の高い画分におけるDNAの存在量が増加していることが示された。重い画分および軽い画分に含まれる微生物種をアンプリコンシーケンシングにより同定した。また、糖類および有機酸の抽出法・誘導体化法を検討し、双方の検討を終えた。保存していた土壌から有機酸および糖類を抽出して同定および定量を行い、培養期間中のそれらの遷移を解析した。(2)鉄還元窒素固定菌による窒素固定量の解明(15N-SIPおよびIRMS) 15N2を気相に封入した水田土壌ミクロコズムを作製し、鉄還元窒素固定菌が実際に15N窒素を取り込んでいることを確認するとともに、大気由来窒素を取り込む他の微生物群の特定を試みた。48時間,72時間双方のサンプルにおいて鉄還元菌由来の窒素固定遺伝子は14Nで培養を行った時と比較して15Nで培養を行った時に密度が高い画分にピークがシフトすることを確認した。また、16S rRNAのアンプリコンシーケンシングも行ったところ、鉄還元菌の相対存在量は特に重い画分において高いことが示された。さらに、鉄添加により窒素固定活性が高まる新たな細菌を見出し、分離、性状解析およびゲノム解析を行った。また、IRMSを用いて土壌中に固定された窒素量の算出も行った。

1) Specific stable isotope identification of carbon compounds produced by decomposition of microorganisms (13C-SIP) and decomposition of microorganisms (13C-SIP). Culture: Organic acids and sugars are present in the culture medium. Use: -30 ℃. Use: -80 ℃. 80 ° C preservation of DNA and RNA extraction, density matching, telecentricity The amount of 16S rRNA in the sample was determined. The number of days and the density of the sample increased. The most important thing is that it contains microbial species. The extraction method of carbohydrates and organic acids and the induction method are discussed. Organic acids and carbohydrates were extracted from the culture medium and analyzed during the incubation period. (2)15N-SIP and IRMS were used to control the amount of 15N-SIP and IRMS immobilized in rice paddy soil. 15N-SIP and IRMS were used to determine the amount of 15N-SIP and IRMS immobilized in rice paddy soil. 48 hours, 72 hours, both sides of the culture medium, the origin of the iron reduction bacteria, the fixed vector of the protein, the culture medium, the density of the culture medium, and the density of the culture medium. 16S rRNA gene expression was detected in a number of different species. In addition, iron addition, protein fixation activity and new bacteria identification, isolation, characterization and analysis were carried out. The IRMS is used to calculate the quantity of the elements in the medium.

项目成果

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

长期不施氮的水稻土保持氮素肥力的微生物机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Morinaga Kana;Kusada Hiroyuki;Watanabe Miho;Tamaki Hideyuki;才崎 周平，緋田 安希子，田島 誉久，加藤 純一;増田曜子
• 通讯作者: 増田曜子

Anaeromyxobacter oryzae sp. nov., Anaeromyxobacter diazotrophicus sp. nov. and Anaeromyxobacter paludicola sp. nov., isolated from paddy soils

米厌氧粘杆菌 sp.

• DOI: 10.1099/ijsem.0.005546
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
• 影响因子: 2.8
• 作者: Itoh Hideomi;Xu Zhenxing;Mise Kazumori;Masuda Yoko;Ushijima Natsumi;Hayakawa Chie;Shiratori Yutaka;Senoo Keishi
• 通讯作者: Senoo Keishi

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－

水稻给土壤施肥，土壤长出水稻 - 水稻土中的铁还原菌和碳氮循环 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakuma Yasutake;Naoko Komura;Taro Udagawa;Hide-Nori Tanaka;Akihiro Imamura;Hideharu Ishida;Hiromune Ando;増田曜子
• 通讯作者: 増田曜子

鉄還元窒素固定菌による水稲由来炭素化合物の利用

铁还原固氮细菌对稻米碳化合物的利用

• 发表时间: 2022
• 作者: 千原 光貴;増田 曜子;Xu Zhenxing;妹尾 啓史
• 通讯作者: 妹尾 啓史

水田土壌の鉄還元菌窒素固定の増強－稲わらと鉄添加の効果

水稻土中铁还原菌增强固氮作用——稻草和铁添加的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 増田曜子;石田敬典;伊藤英臣;早川智恵;白鳥豊;妹尾啓史
• 通讯作者: 妹尾啓史