次世代シーケンス技術を用いた農耕地土壌の微生物群集の構造と変遷の網羅的解明

利用二代测序技术全面阐明农业土壤微生物群落结构和变化

• 批准号: 10J04000
• 负责人: 伊藤 英臣
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J04000/
• 关键词: メタゲノム; メタトランスクリプトーム; 土壌; 微生物生態学

農耕地土壌ではしばしば硝酸溶脱や温室効果ガス(一酸化二窒素(N_2O)やメタン)発生などといった地域・地球規模の環境問題を抱えており、環境負荷を低減するような改善が求められている。本研究では、近年登場した、迅速性・コスト性に優れた次世代シーケンス技術を用いて、これらの問題の根本的な背景となっている微生物群集も含め、水田土壌の微生物群集の全体像およびその変遷と環境要因との関わりを明らかにすることを試みた。メタゲノム解析およびメタトランスクリプトーム解析の結果から、水田土壌において優占する微生物や機能遺伝子の群集構造が詳細に明らかとなった。また、メタゲノム解析から水田土壌の還元反応に関与する鍵酵素の遺伝子の塩基配列を抽出し、各機能に関わる微生物の群集構造を明らかにした。その中で、水田土壌においてAnaeromyxobacter属細菌が優占していることが明らかとなり、Anaeromyxobacter属細菌由来のnosZが環境中からはじめて見出された。さらに、水田土壌からAnaeromyxohaoter属細菌を単離し、N_2O還元活性を有していること、畑土壌よりも細菌群集におけるAnaeromyxobacter属細菌の割合が高いことを明らかにした。これらのことから、優占するAnaeromyxobacter属細菌が水田土壌におけるN_2O還元反応に関与している可能性が示唆された。本研究は最先端の環境微生物群集解析法を導入し、水田土壌微生物に関する既往研究に新たな知見を数多く加えた点で重要である。さらに、本研究は脱窒反応において脱窒菌だけでなく、脱窒反応を部分的に行う細菌も関与している可能性をはじめて見出した。この発見は、今後、地球規模の窒素循環に関与する微生物群集の考察にとっても大きな意義をもつものである。

Agricultural soil degradation and nitric acid leaching are the main factors affecting the development of agricultural soils. Environmental problems on a regional and global scale are also being addressed. Environmental load is being reduced. This study is based on the background of microbial population and the environmental factors of microbial population in paddy field. The cluster structure of microorganisms and functional organisms in paddy soil is described in detail. The analysis of microbial community structure in paddy soil is related to the extraction of gene base of key enzyme and the function of each enzyme. Anaeromyxobacteria are dominant in paddy field soil and soil. Anaeromyxobacteria are dominant in paddy field soil and soil. In the past, Anaeromyxoter bacteria were isolated from paddy soil, and their N_2O activity was reduced. This raises the possibility that the dominant Anaeromyxobacter bacteria may be involved in N_2O reduction reactions in paddy soil. This study introduces the most advanced method of environmental microbial community analysis, and it is important to know more about soil microbial community in paddy field. In this study, the possibility of bacterial infection and infection was discussed. The significance of this discovery in the future and in the study of microbial communities on a global scale

项目成果

Phylogenic and metabolic analysis of microbial communities in paddy soil through metagenomics

通过宏基因组学分析水稻土微生物群落的系统发育和代谢

• 发表时间: 2010
• 作者: Ryota Konda;Seiichi Ohta;Shigehiro Ishizuka;Joko Heriyanto;Agus Wicaksono.;伊藤英臣;伊藤英臣;伊藤英臣;妹尾啓史;伊藤英臣;伊藤英臣;伊藤英臣;伊藤英臣
• 通讯作者: 伊藤英臣

Seasonal transition of active microbial communities in rice paddy soil, as revealed by metatranscriptomic approach

宏转录组学方法揭示稻田土壤中活性微生物群落的季节变化

• 发表时间: 2011
• 作者: Ryota Konda;Seiichi Ohta;Shigehiro Ishizuka;Joko Heriyanto;Agus Wicaksono.;妹尾啓史;伊藤英臣
• 通讯作者: 伊藤英臣

Metagenomic and metatranscriptomic analysis of microbial communities in rice paddy soil

稻田土壤微生物群落的宏基因组和宏转录组分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Ryota Konda;Seiichi Ohta;Shigehiro Ishizuka;Joko Heriyanto;Agus Wicaksono.;伊藤英臣
• 通讯作者: 伊藤英臣

Active bacterial and archaeal communities responded to waterlogging or drainage in rice paddy soil, as revealed by comparative large-scale clone library analysis

大规模克隆库分析显示，活跃的细菌和古菌群落对稻田土壤的涝渍或排水有反应

• 发表时间: 2011
• 作者: Ryota Konda;Seiichi Ohta;Shigehiro Ishizuka;Joko Heriyanto;Agus Wicaksono.;伊藤英臣;伊藤英臣
• 通讯作者: 伊藤英臣

Seasonal transition of bacteria, archaea, eukaryote communities along redox potential changes in rice paddy soil

稻田土壤中细菌、古菌、真核生物群落随氧化还原电位变化的季节变化

• 发表时间: 2010
• 作者: Ryota Konda;Seiichi Ohta;Shigehiro Ishizuka;Joko Heriyanto;Agus Wicaksono.;伊藤英臣;伊藤英臣;伊藤英臣;妹尾啓史;伊藤英臣;伊藤英臣
• 通讯作者: 伊藤英臣