機能遺伝子情報を用いた水田土壌の脱窒菌群の特定と脱窒特性診断技術の基盤構築

利用功能遗传信息识别水稻土反硝化细菌类群并构建反硝化特征诊断技术基础

• 批准号: 08J04259
• 负责人: 吉田 愛美
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J04259/
• 关键词: 脱窒細菌; 水田土壌; RNA; 細菌群集構造; 土壌DNA; nirS; nirK; 土壌RNA

本研究では、水田土壌で機能している脱窒菌の群集構造を詳細に明らかにし、中心的に機能している脱窒菌を特定し、土壌に存在する脱窒機能遺伝子を網羅的に収集して、土壌の脱窒機能診断技術を構築することを目的としている。これまでに、DNAに基づく水田中の脱窒微生物の機能遺伝子について解析を行ったが、それらの微生物が実際に脱窒を行っているかは不明である。そこで、再現可能な実験系として脱窒を活性化させる室内モデル実験系を設定し、土壌DNAとRNAを抽出し、解析・比較することで土壌中の脱窒微生物の構成と活性を調べる事を目的とした。室内モデル実験系では、新潟県農業総合研究所の連作水田土壌から採取した土壌を使用し、土壌に脱窒の基質であるコハク酸・硝酸を加え、嫌気条件下で培養を行い、培養0-24時間の土壌からDNAとRNAを抽出してRNAは逆転写によりcDNAとした。各遺伝子を標的とした定量的PCRの結果、脱窒関連遺伝子の転写発現が活発であった培養20時間目の土壌と、脱窒を活性化させる前の土壌である培養前の土壌から抽出したDNAとcDNAを元に、16SrRNAと脱窒機能遺伝子(nirS,nirK,nosZ)を標的としたクローンライブラリ解析を行った。その結果、DNAに比べてcDNAの群集構造は培養によって大きく変化し、また、Betaproteobacteriaに近縁な微生物や、未知の微生物が脱窒活性が高い土壌において活発に転写発現を行っていることが示唆された。

This study で は, paddy soil 壌 で function し て い る smothering off bacteria の cluster structure を detailed に Ming ら か に し, center に functional し て い る smothering bacteria を specific し, soil 壌 に exist す る smothering off function but 伝 son を snare に 収 set し て, soil 壌 の smothering off function diagnosis technology を build す る こ と を purpose と し て い る. こ れ ま で に, DNA に づ く の smothering off microorganisms in paddy field の function heritage 伝 son に つ い analytical line を っ て た が, そ れ ら の microbial が be interstate に smothering off line を っ て い る か は unknown で あ る. そ こ で, reappearance may な be 験 department と し て smothering off を activeness さ せ る indoor モ デ ル be 験 を set し, soil 壌 DNA を と RNA extraction し, analytical comparison す る こ と で の smothering off microorganisms in the soil 壌 の constitute と activity を adjustment べ る matter を purpose と し た. Department of indoor モ デ ル be 験 で は, n. 県 総 agricultural institute の continuous cropping paddy soil 壌 か ら take し た soil 壌 を use し, soil 壌 に smothering off の matrix で あ る コ ハ ク acid, nitric acid を え, disrelish 気 で under the condition of cultivation を い, 0 to 24 time の soil 壌 か ら DNA と RNA を spare し て RNA は inverse planning write に よ り cDNA と し た. The heritage 伝 を son mark と し の た quantitative PCR results, smothering masato even heritage 伝 son の planning write 発 が now live 発 で あ っ た training time 20 mesh の soil 壌 と, smothering を activeness さ せ る の soil before 壌 で あ る training before の soil 壌 か ら spare し た DNA と cDNA を yuan に, 16 srrna と smothering function but 伝 son off (nirS, nirK, nos Z) the subject of を is と た た ロ ロ た ラ ラ ブラリ ブラリ ブラリ explanation of the を line った. そ の results, DNA に than べ て cDNA の cluster structure は cultivate に よ っ て big き く - し, ま た, Betaproteobacteria に nearly try な microorganisms や, unknown の が smothering off high active が い soil 壌 に お い て live 発 に line planning write 発 now を っ て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

脱窒機能遺伝子 nirS, nirK 解析に基づく水田土壌の脱窒細菌群集構造

基于反硝化功能基因nirS和nirK分析的水稻土反硝化细菌群落结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 吉田愛美;石井聡;斉藤貴之;大塚重人;妹尾啓史
• 通讯作者: 妹尾啓史

nirK-harboring denitrifiers are more responsive to denitrification- inducing conditions in rice paddy soil than nirS-harboring bacteria.

• DOI: 10.1264/jsme2.me09160
• 发表时间: 2010-03
• 期刊: Microbes and environments
• 影响因子: 2.2
• 作者: Megumi Yoshida;S. Ishii;S. Otsuka;K. Senoo

Seasonal change in diversity of nitrite reductase genes in rice field soil

稻田土壤亚硝酸还原酶基因多样性的季节变化

• 发表时间: 2008
• 作者: Megumi Yoshida;Takayuki Saito;Satoshi Ishii;Shigeto Otsuka;Keishi Senoo
• 通讯作者: Keishi Senoo

水田土壌で機能する脱窒菌群のRNA解析に基づく特定

基于RNA分析的水稻土反硝化细菌鉴定

• 发表时间: 2010
• 作者: 吉田愛美;石井聡;大塚重人;妹尾啓史
• 通讯作者: 妹尾啓史

Temporal shifts in diversity and quantity of nitrite reductase genes, nirS and nirK in a rice paddy field soil

稻田土壤中亚硝酸还原酶基因 nirS 和 nirK 多样性和数量的时间变化

• 发表时间: 2009
• 作者: Megumi Yoshida;Satoshi Ishii;Shigeto Otsuka;Keishi Senoo
• 通讯作者: Keishi Senoo