嫌気的メタン酸化古細菌の水田土壌における分布と生態の解明

水稻土厌氧甲烷氧化古菌的分布和生态学阐明

• 批准号: 22K05943
• 负责人: 酒井 順子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05943/
• 关键词: 嫌気的メタン酸化古細菌; 水田土壌; 嫌気的メタン酸化; 古細菌; 水田; 土壌

これまでの水田土壌の微生物解析の中で高頻度に検出された嫌気的メタン酸化古細菌Candidatus Methanoperedens属に着目し、同微生物のメタン酸化遺伝子mcrA配列を特異的に検出するPCRプライマーを改良した。mcrA遺伝子はメタン生成古細菌ではメタン生成遺伝子として働き、C. Methanoperedens属では同遺伝子は逆反応を担うことが報告されている。複数箇所の水田土壌由より抽出したDNAを鋳型として改良プライマーで増幅されたPCR産物をTAクローニングの後シークエンシングしたところ、目的の配列が特異的に増幅されていることを確認した。次に本プライマーおよび既存のトータルmcrA遺伝子検出プライマーを用いて定量PCRを行った。その結果、供試した水田土壌の全mcrA配列に占めるCandidatus Methanoperedens属のmcrA配列の割合は0.5から8%で、採取地により異なっていた。採取地の水田土壌の特性と本菌の土壌菌密度の関係を明らかにするため、水田土壌の採取地点と採取深のバリエーションを増やして析を進めている。また水稲栽培中の水田における本菌の分布と活性を明らかにするため、水田土壌の作土層上部、作土層下部、鋤床層の単位土壌あたりの嫌気的メタン酸化mcrA遺伝子の数および発現数を調べたところ、遺伝子数は作土層よりすき床層で有意に多い一方、発現数には差が認められなかった。

针对以往水稻土微生物分析中经常检测到的厌氧甲烷氧化古菌Candidatus Methanoperedens，我们改进了PCR引物，专门检测该微生物甲烷氧化基因的mcrA序列。 mcrA基因在产甲烷古菌中起到产甲烷基因的作用，据报道，同一基因在C. Methanoperedens属中负责逆反应。以多种水稻土来源提取的DNA为模板，用改进的引物扩增PCR产物，TA克隆后进行测序，证实目的序列被特异性扩增。接下来，使用该引物和现有的总mcrA基因检测引物进行定量PCR。结果，Candidatus Methanoperedens 属的 mcrA 序列占测试水稻土总 mcrA 序列的比例为 0.5% 至 8%，该比例随采样地点的不同而变化。为了明确采样点水稻土的特性与该细菌的土壤细菌密度之间的关系，我们正在通过增加水稻土的采样点和采样深度的变化来进行分析。此外，为明确水稻种植过程中该细菌在稻田中的分布和活性，我们调查了上层稻层、下耕层和耕床层单位土壤厌氧甲烷氧化mcrA基因的数量和表达量。当对水稻土的基因数量进行调查时，犁床层中的基因数量显着高于耕作土层中的基因数量，但在表达数量上没有观察到差异。