研究テーマ４：窒素および炭素の循環と、それらを駆動する微生物システムの解明

Research Topic 4: Integrated study of carbon and nitrogen cycles in soils, mediated by microorganisms

Questions: 土壌では、炭素循環および窒素循環を構成するさまざまな反応が、同一元素内のみならず元素間においても、微生物代謝を介して密接に結びついています。しかしこれまで、例えば脱窒、DNRA、窒素固定といった代表的な窒素代謝経路でさえも、互いに独立した反応として扱われてきました。これは元素が異なる炭素および窒素循環についても同様です。現在は、土壌における炭素・窒素循環構造を微生物生態学的に理解することを目指し、以下の研究課題に取り組んでいます。

Q1.アンモニア生成に繋がる統合的な窒素フローとして脱窒、DNRA、窒素固定を新たに捉え直した場合、土壌におけるアンモニア生成に実際に関与しているのはどの細菌群なのか

Q2. 上記の諸反応を含めた窒素循環と炭素循環の諸経路はどのように相互に関与し、制御し合っているのか

Q3. 特に水田土壌では、窒素循環と炭素循環双方において優占する鉄還元窒素固定菌等の機能遺伝子が高頻度で検出されるが、このような細菌群はどのように物質循環に関与しているのか

Approaches:Q1 では、15N トレーサー試験やメタトランスクリプトーム解析によりアンモニア生成反応の活性や実際に関与する細菌群を同定します。Q2 では、13C、15N トレーサーおよび生成物質に分析により炭素循環と窒素循環の相互制御を評価します。Q3 では、土壌での活性が高い細菌群に着目し、分子生物学的解析や土壌理化学性データを統合して、それらの物質循環への関与を明らかにします。