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。

这项研究基于以下事实：农业土壤的生产力和生育能力取决于有机碳的数量，但全球问题是，由于过量的受精和耕作而导致过多的受精或耕作产生“有机碳缺乏土壤”。由于迫切需要在恢复降解土壤的过程中节省能量的迫切需要，我们进行了研究，研究重点是硝化细菌和古细菌（硝化细菌），自养微生物将无机碳（二氧化碳（CO2））固定为有机碳。今年，我们使用预测性元基因组方法进行了一项测试，以检查无机碳固定基因的定量变化，并考虑到有机碳缺陷型土壤中微生物含量降低但硝化细菌的现象实际上正在增加和多样化。硝化细菌所拥有的无机碳固定基因称为CCBL，可以从细菌物种中估算其相对量。此外，我们进行了一项测试，以研究硝化细菌的活性，多样性和氨脂的数量，并获得了数据，这表明硝化细菌活性的程度可能与土壤微生物多样性呈正相关。

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

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

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.