荒廃地土壌の微生物窒素固定と固定された窒素の安定性

荒地土壤微生物固氮及固定氮稳定性

基本信息

批准号：
18K14557
负责人：
内田義崇
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 Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

荒廃地土壌の生産性を回復させるためには、窒素が効率よく微生物により土壌へ固定されることが重要である。この研究では、サブサヘルアフリカで採取した荒廃地土壌において、先駆植物の根圏で窒素固定を行うコミュニティを明らかにする。本年度は、①ザンビアの荒廃地でAfrican fountain grass (Pennisetum setaceum)の根圏から採取した土壌や、②日本の荒廃地（都市部の建築現場跡地）における先駆作物の根圏土壌を用いた実験を行った。①に関しては、異なるDNA抽出法を試し、抽出法によって定量PCRや次世代シーケンサによる微生物群衆構造解析にバイアスが出ることが無いかを調査した。結果として、高額であり現地で手に入りにくい土壌DNA抽出キットを用いればより多くのDNAを抽出できるものの、群衆構造解析へのバイアスは少ないことがわかった。しかし、このことは定量PCRの結果が抽出法に強く影響を受けることを示唆しており、今後さらにサブサヘルアフリカで精緻な土壌微生物DNA研究を行っていく上で障壁となる。②に関しては、窒素固定微生物のDNA量を、定量PCRを用いて検証するための条件検討を行った。プライマはPo1FとPo1Rを用い、DNAの精製や希釈の条件などを検討した。結果として、AMPureを用いた精製を行うこと、プライマ濃度を高めることなどで、定量PCRによる土壌中窒素固定遺伝子の定量が成功することを明らかにした。また、ポプラ（Populus）、スギナ（Equisetum arvense）、白クローバー（Trifolium repens）などの先駆植物の根圏土壌において、窒素固定遺伝子量に差が見られる可能性があることが示唆された。

为了恢复枯竭的土壤生产率，重要的是，氮是通过微生物有效固定在土壤上的。这项研究揭示了在非洲亚撒哈利亚亚赫尔地区的荒野中，在荒地的根茎中进行氮的社区。今年，我们使用1）从赞比亚荒凉地区的非洲喷泉草（pennisetum setaceum）和2）日本荒凉地区的根茎土壤（前建筑地点的前建筑地点）进行了实验。关于①，我们尝试了不同的DNA提取方法，并研究了提取方法是否会使用定量PCR或下一代序列中的微生物人群结构分析产生偏见。结果，尽管可以使用昂贵且难以在本地获得的土壤DNA提取试剂盒提取更多的DNA，但对人群结构分析几乎没有偏见。但是，这表明定量PCR结果将受到提取方法的强烈影响，并将成为进一步详细的土壤微生物DNA在非洲次亚sahel非洲研究的障碍。关于②，检查条件以验证使用定量PCR的氮固定微生物中的DNA量。引物是PO1F和PO1R，检查了DNA纯化和稀释的条件。结果，据揭示了通过使用AMPURE进行纯化和增加引物浓度进行纯化，通过定量PCR成功地对土壤中的氮固定基因的定量PCR成功。还有人提出，在诸如Populus，Equisetum arvensee和White Clover（Trifolium Repens）等开创性植物的根际土壤中，氮固定基因水平的差异可以看到。