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

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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。