鉛・亜鉛汚染地における健全土壌の再生成に向けた植物―微生物相互作用の解明

本研究では、汚染土壌の回復にとって鍵となる植物―動物―微生物間の相互作用を理解し、その応用可能性について検討することを目指す。当該年度の研究において、室内で鉛添加土壌を培養した結果、鉛汚染により、土壌中の微生物群集構造が大きく変化し、特に高濃度の汚染下で微生物間の繋がり（ネットワーク）が希薄化することが明らかとなった。微生物間ネットワークの複雑性は、重金属汚染を伴う都市化によっても低下すること、さらにそのネットワークの中心となる微生物は、植物の養分供給や病原抵抗を支える菌根菌であることも明らかとなった。実際に菌根菌の機能が低下しているかについても、土壌からRNAを抽出することによって現在調査を進めている。また、ザンビアから輸入した土壌の微生物群集構造についても現在分析を行っており、同様の変化が見られるのか検証したいと考えている。加えて、鉛汚染は、土壌中の窒素循環、特に植物にとって利用しやすい硝酸の生成（硝化）に関わる微生物の数を減少させ、それに伴い硝化速度も減少させていた。鉛添加土壌に堆肥を投入し、また、土壌上で動物（マウス）を育成したところ、汚染土壌における堆肥や動物の存在は、硝化機能の回復に貢献することが示唆された。これに関連して、放牧酪農場を対象に糞や堆肥、および土壌を採取した実験から、糞・堆肥・土壌に生息する微生物の間には多くの共通種がいること、糞や堆肥中にも見られる微生物が土壌中の微生物間ネットワークの中心に位置していることが明らかとなっており、糞や堆肥の投入が土壌微生物群集を変化させている可能性がある。

本研究では、汚染土壌の回復にとって鍵となる植物―動物―微生物間の相互作用を理解し、その応用可能性について検討することを目指す。当該年度の研究において、室内で鉛添加土壌を培養した結果、鉛汚染により、土壌中の微生物群集構造が大きく変化し、特に高濃度の汚染下で微生物間の繋がり（ネットワーク）が希薄化することが明らかとなった。微生物間ネットワークの複雑性は、重金属汚染を伴う都市化によっても低下すること、さらにそのネットワークの中心となる微生物は、植物の養分供給や病原抵抗を支える菌根菌であることも明らかとなった。実際に菌根菌の機能が低下しているかについても、土壌からRNAを抽出することによって現在調査を進めている。また、ザンビアから輸入した土壌の微生物群集構造についても現在分析を行っており、同様の変化が見られるのか検証したいと考えている。加えて、鉛汚染は、土壌中の窒素循環、特に植物にとって利用しやすい硝酸の生成（硝化）に関わる微生物の数を減少させ、それに伴い硝化速度も減少させていた。鉛添加土壌に堆肥を投入し、また、土壌上で動物（マウス）を育成したところ、汚染土壌における堆肥や動物の存在は、硝化機能の回復に貢献することが示唆された。これに関連して、放牧酪農場を対象に糞や堆肥、および土壌を採取した実験から、糞・堆肥・土壌に生息する微生物の間には多くの共通種がいること、糞や堆肥中にも見られる微生物が土壌中の微生物間ネットワークの中心に位置していることが明らかとなっており、糞や堆肥の投入が土壌微生物群集を変化させている可能性がある。