火熱撹乱による森林土壌細菌生態系の回復メカニズムの解明

火热扰动森林土壤细菌生态系统恢复机制的阐明

• 批准号: 21K12203
• 负责人: 笠原 康裕
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12203/
• 关键词: 細菌群集解析; 細菌機能解析; 生態撹乱; 生態回復; 山焼き; 生態攪乱; 細菌群集; 土壌生態系; 撹乱; 回復メカニズム

山火事は生態系にとって重大な撹乱であり、土壌微生物にも多大な影響を与える。火災後の土壌生態系の回復に微生物が重要な役割を果たしているが、微生物群集の回復メカニズムは群集の構造・多様性・遷移に関する経時的な解析データの不足により未解明である。さらに生態系機能レベルの群集集合の研究不足も回復メカニズムの理解を阻んでいる。本研究は、火入れ後の回復過程における細菌群集と細菌機能群の構造変化を経時的に解析し、一連の解析結果から、構造と機能の関連性を見いだし、細菌群集の回復の変化とメカニズムを明らかにすることである。細菌群集代謝プロファイル解析として、基質31種類が入った96穴プレートEcoPlateを用いて、土壌の基質分解能の有無を発色から判断し、代謝プロファイル解析を行う。さらに、発色ウェルから、DNAとRNAを同時に抽出する。DNAについて16SrDNA遺伝子を増幅、解読し、同定と組成解析を行う。抽出RNAについて、RNA-seq解析を行い、ネットワーク分析や群集機能解析を行う。本年度は、山形大学農学部鶴岡演習林内において、８月に新たな山斜面で、樹木の伐採・撤去、火入れ、山焼きを行った。この実験フィールドで、火入れ前と火入れ後、１，１４，３５，７４日後に土壌採取を行った。細菌群集解析やEcoPlate解析はDNA抽出や培養での試料間のばらつきをできるだけ避けるために、１年後の土壌採取後にまとめて行うことにした。本研究の先行研究として行っている、２０１４年２０１５年山焼きフィールドでの８年と７年目の土壌採取を行い、細菌種と真菌種の群集解析を行った。これで火入れ後、短期と長期の群集変化を解析することができる。加えて、この２つのフィールドの全試料で、細菌と捕食―被食関係にある線虫の群集構造変化の解析も行った。

野火是生态系统的主要干扰，对土壤微生物有重大影响。微生物在火灾后在恢复土壤生态系统中起着重要作用，但是由于随着时间的推移，关于社区结构，多样性和过渡的分析数据，微生物群落恢复的机制尚不清楚。此外，在生态系统功能水平上缺乏对社区组合的研究也阻碍了人们对恢复机制的理解。这项研究分析了随着时间的推移燃烧后的恢复过程中细菌群落和细菌功能组的结构变化，并从一系列分析中找到了结构和功能之间的关系，并阐明了细菌群落恢复的变化和机制。对于细菌群落的代谢概况分析，使用96孔板的生态板，其中包含31个底物来确定基于颜色开发和代谢分析分析的土壤是否具有底物分辨率。此外，DNA和RNA是从彩色井中同时提取的。 16S rDNA基因被放大并解密以进行DNA，并进行了鉴定和组成分析。通过RNA-Seq分析提取的RNA，并进行网络分析和社区功能分析。今年，八月，在新的山坡上的山马山大学农业学院的Tsuruoka培训森林中，树木被砍伐并砍伐，烧毁和燃烧。在这个实验领域，点火后的1、14、35和74天收集了土壤。一年后土壤收集后一次一次进行细菌群落分析和生态板分析，以避免在DNA提取和培养过程中样品之间的变化。作为这项研究的先前研究，在2014年和2015年的Yamayaki领域的第8年和第七年收集了土壤，对细菌和真菌物种进行了社区分析。这可以分析燃烧后的短期和长期社区变化。此外，我们分析了这两个领域的所有样本中的线虫社区结构的变化，这些变化是细菌和猎物的掠夺性的变化。