東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部

発見、実証、応用

　水田は他の耕作地と異なり、1年のうち数ヶ月もの間、湛水という特殊な環境下におかれます。湛水下の水田土壌では酸素の供給が乏しくなり、嫌気的な環境が発達します。水稲は、畑作物と比較して低窒素施肥で収量が維持できることが知られています。これは、嫌気環境下で起こる微生物反応が鍵となっていると考えられます。特に、水稲の養分となるアンモニアを気体から生成する反応である窒素固定は、水田土壌において活発であることが知られています。私たちは、水田土壌においてこの窒素固定を主に行っている細菌として、これまでに見落とされてきた鉄還元菌を発見しました。また、鉄還元菌の窒素固定能を世界で初めて実証しました。さらに、水田土壌において鉄還元菌の窒素固定活性を高める手法を開発しました。現在は、窒素固定だけでなくアンモニア態窒素生成に関与する微生物コンソーシアの網羅的解析や、鉄還元菌が稲わら由来の炭素を資化するまでのフローの解明を行っています。これらを明らかにすることで、水田土壌において窒素肥沃度を向上させるための技術の基盤を構築しようと考えています。

木（=bacteria）も見て、森(=microbiome)も見る

　学部生にも大学院生にも、研究職に進むか否かに拘らず、これまでに誰も知らなかった、もしくは証明されてこなかった新奇事象を初めて自身が目にする、もしくは実証できるという世界の魅力を知ってもらいたいと考えています。
　研究室配属後には、それまでに中心であった授業における教科書を重点とした「勉強」や、得られる結果が明らかな学生実験ではなく、トライアンドエラーを繰り返して研究を組み立てていく作業の醍醐味を味わって欲しいです。また、「ただ実験を行う」「ただ手を動かす」ことや、「細部に囚われて大きな枠組みや目的を見失う」ことがない様にサポートすることを心がけています。

微生物を利用した水田土壌の窒素肥沃度向上

　水田土壌においてイネの窒素養分であるアンモニアが生成する反応は、アンモニア生成型異化的硝酸還元（DNRA）および窒素固定です。DNRA反応の最初のステップ（NO₃^-→NO₂^-）は脱窒反応と共有しており、生じたNO₂^-は脱窒反応によりN₂OやN₂に、またはDNRA反応によりNH₃に変換されます。脱窒反応の最終産物であるN₂は、窒素固定反応によってNH₃に変換され得ます。すなわち、DNRA・脱窒・窒素固定反応は水田土壌におけるアンモニア生成に密接に関与しており、統合的に捉える必要があります。そこで、水田土壌のアンモニア態窒素供給力すなわち地力窒素を向上させるための知見を得ることを目指し、これらの反応により消費および生成される窒素化合物量とその遷移や制御要因、反応の各ステップを駆動する微生物群を詳細に解明しています。