Inorganic carbon fixation ability by nitrifying bacteria in carbon-depleted soil - elucidation of its control factors

贫碳土壤中硝化细菌的无机固碳能力及其控制因素的阐明

• 批准号: 21H02324
• 负责人: 内田 義崇
• 金额: $ 10.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H02324/
• 关键词: 炭素循環; 土壌炭素; 土壌微生物; 硝化菌; 微生物コミュニティ; 安定同位体; 硝化; 炭素欠乏; 独立栄養細菌; 無機態炭素固定

本研究は、農地土壌の生産性や肥沃度は有機態炭素量に依存するが、過剰な施肥や耕起によって有機態炭素が欠乏した土壌「有機態炭素欠乏土壌」が生成されることが世界的な問題となっていることを背景としている。劣化した土壌を省力的に回復させる技術が緊急に必要とされている中で、無機態炭素（二酸化炭素（CO2））を有機態炭素として固定する独立栄養微生物である硝化細菌・古細菌（硝化菌）に着目した研究を行った。本年度は、有機態炭素欠乏土壌で微生物量は減少するが硝化菌が逆に増加・多様化している現象を踏まえ、その傾向から予測メタゲノム法を用いて無機態炭素固定遺伝子の量的変化を調べる試験を行った。硝化菌が持つ無機態炭素固定遺伝子はccbLとして知られており、その相対的な量をバクテリアの種から推定することができた。さらに、硝化菌の活性と多様性、アンモニア施肥回数の関連性を調べる試験も行い、アンモニア繰り返し施肥によって起きる硝化菌活性の程度が土壌微生物多様性と正の相関がある可能性を示唆するデータを得た。

The productivity and fertility of cultivated soil depend on the amount of organic carbon in the soil. The technology of labor-saving recovery of degraded soil is urgently needed. In the middle, inorganic carbon (diacidified carbon (CO2)), organic carbon (immobilized carbon) and independent cultivation of microorganisms, nitrifying bacteria and archaea (nitrifying bacteria) are studied. This year, the microbial biomass of organic carbon deficient soil decreased, and the nitrobacteria increased and diversified. Nitrifying bacteria maintain inorganic carbon-fixing molecules that are known to exist in the corresponding quantities. In addition, the activity and diversity of nitrobacteria were adjusted according to the correlation between the number of fertilizer cycles and the activity of nitrobacteria.

项目成果

段階希釈して滅菌土壌に接種した微生物の群集構造と炭素・窒素循環

连续稀释灭菌土壤中接种微生物的群落结构和碳氮循环

• 发表时间: 2021
• 作者: 石毛 奈央;木村 有歌理;内田 義崇
• 通讯作者: 内田 義崇

Can soil microbes increase their diversity despite nutrient loss? -study on effects of cultivation in sub-Saharan Africa-

尽管养分流失，土壤微生物能否增加其多样性？

• 发表时间: 2021
• 作者: Ohigashi;T.;Uchida;Y.
• 通讯作者: Y.

Changes in the abundance and community of ammonia oxidizing bacteria/archaea in soils with the repeated ammonium fertilization

重复施铵对土壤中氨氧化细菌/古菌丰度和群落的变化

• 发表时间: 2021
• 作者: Akari KIMURA;Nao ISHIGE and Yoshitaka UCHIDA
• 通讯作者: Nao ISHIGE and Yoshitaka UCHIDA