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

阐明铅锌污染地区健康土壤再生的植物-微生物相互作用

• 批准号: 22KJ0001
• 负责人: 龍見(岩岡) 史恵
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-06-29 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0001/
• 关键词: 土壌微生物; 微生物間相互作用; 植物ー微生物相互作用; 微生物間ネットワーク; 菌根菌; 腸内菌叢; 硝化; 窒素循環; 腸内細菌; 土壌微生物; 微生物間相互作用; 植物ー微生物相互作用; 微生物間ネットワーク; 菌根菌; 腸内菌叢; 硝化; 窒素循環; 腸内細菌

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。

这项研究旨在了解植物，动物和微生物之间的相互作用，这些相互作用是恢复受污染土壤的关键，并检查其应用潜力。在今年的研究中，由于在室内培养铅铅土壤的结果，据表明，铅污染显着改变了土壤中的微生物群落结构，并且微生物之间的连接（网络）被稀释，尤其是在高浓度的污染下。重金属污染的城市化也降低了微生物间网络的复杂性，并且还揭示了网络中心的微生物是支持植物营养供应和病原体耐药性的菌根真菌。我们目前正在研究菌根真菌的功能是否实际上是通过从土壤中提取RNA来降解的。我们目前还正在分析从赞比亚进口的土壤的微生物群落结构，我们想验证是否可以看到类似的变化。此外，铅污染减少了土壤中氮循环中涉及的微生物的数量，特别是在硝酸产生（硝酸化）中，植物可以使用，从而降低了硝化速率。将堆肥应用于铅铅土壤中，并且在土壤上还种植了动物（鼠标），这表明在受污染的土壤中存在堆肥和动物的存在有助于恢复硝化功能。在这种情况下，在放牧的奶牛场中收集粪便，堆肥和土壤的实验表明，生活在粪便，堆肥和土壤中的微生物之间存在许多常见物种，并且在粪便和堆肥中发现的微生物也在土壤中群体和堆肥群在粪便和堆肥中，这可能是在土壤间和堆积的群体中。