2026/10/11 更新

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イトウ ヒデオミ
伊藤 英臣
ITOH Hideomi
所属
教育研究院 自然科学系 農学系列 教授
自然科学研究科 生命・食料科学専攻 教授
農学部 農学科 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士(農学) ( 2012年3月   東京大学 )

  • 修士(農学) ( 2008年3月   筑波大学 )

  • 学士(農学) ( 2006年3月   筑波大学 )

研究キーワード

  • 微生物

  • 動物

  • 土壌

  • 窒素循環

研究分野

  • ライフサイエンス / 植物栄養学、土壌学

  • 環境・農学 / 環境農学

経歴(researchmap)

  • 新潟大学   農学部・大学院自然科学研究科   教授

    2026年8月 - 現在

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  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所   主任研究員

    2019年10月 - 2026年7月

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  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所   研究員

    2015年4月 - 2019年9月

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経歴

  • 新潟大学   教育研究院 自然科学系 農学系列   教授

    2026年8月 - 現在

  • 新潟大学   自然科学研究科 生命・食料科学専攻   教授

    2026年8月 - 現在

  • 新潟大学   農学部 農学科   教授

    2026年8月 - 現在

所属学協会

委員歴

  • Microbes and Environments, Senior editor  

    2026年1月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 日本土壌微生物学会   評議員  

    2025年6月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 日本微生物生態学会   評議員  

    2025年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 日本土壌肥料学会誌   和文誌 「日本土壌肥料科学雑誌」常任編集委員  

    2023年4月 - 2025年3月   

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    団体区分:学協会

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  • Soil Science and Plant Nutrition   editor  

    2021年10月 - 2025年9月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本微生物生態学会   庶務幹事  

    2021年1月 - 2022年12月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本土壌微生物学会   和文誌「土と微生物」編集委員  

    2020年1月 - 2025年12月   

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    団体区分:学協会

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論文

  • Isolation and global occurrence of nitrogen-fixing Acidobacteriota in soil environments. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Kazumori Mise, Miyu Kuniyasu, Sawa Wasai-Hara, Natsumi Ushijima

    The ISME journal   20 ( 1 )   wrag157   2026年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Acidobacteriota, one of the most abundant and ubiquitous bacterial phyla in soils, are well recognized for their role in carbon cycling. In contrast, their roles in soil nitrogen cycling remain largely unexplored, although recent metagenome-assembled genome (MAG) analyses suggest that Acidobacteriota may harbor genes involved in nitrogen cycling. Here, we provide culture-based evidence of diazotrophy within this phylum and demonstrate the widespread occurrence of nitrogen-fixing Acidobacteriota across diverse soil types. From grassland and agricultural soils, we isolated five Acidobacteriota strains representing novel taxonomic lineages, four of which harbor functional nitrogenase (nif) gene clusters. These strains were capable of fixing atmospheric nitrogen in vitro and/or in soil microcosms, as evidenced by acetylene reduction, N2-dependent growth, transcription of nif genes, incorporation of 15N into biomass and soil, and inhibition of nitrogenase activity by ammonium. Furthermore, global-scale meta-analysis of soil metagenomes revealed that nif-harboring Acidobacteriota are widely distributed and locally dominant across soil types. These results demonstrate the nitrogen-fixing capability of Acidobacteriota at the organismal level, complementing MAG-based inferences, and underscore their adaptive capacity in nitrogen-limited environments and their potential contribution to terrestrial nitrogen fixation. We also propose novel taxa within the class Terriglobia of the phylum Acidobacteriota, including diazotrophic strains, comprising one novel family, three novel genera, and four novel species: Koromonadaceae fam. nov., Koromonas soli gen. nov., sp. nov., Koromonas humicola sp. nov., Oryzophilus luti gen. nov., sp. nov., and Humiphilus diazotrophicus gen. nov., sp. nov.

    DOI: 10.1093/ismejo/wrag157

    PubMed

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  • Soil pH as an external filter shaping stink bug-Burkholderia gut symbiosis. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Hiroyuki Shimoji, Daisuke Nakane, Seonghan Jang, Yoshitomo Kikuchi

    Microbiome   14 ( 1 )   2026年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: Many animals and plants establish intimate symbiotic relationships with specific microorganisms acquired from the environment. Given the immense diversity of environmental microbiomes, selecting appropriate partners from such a vast microbial pool poses a critical challenge for host organisms. To meet this challenge, hosts have evolved sophisticated internal partner-choice mechanisms that ensure stable associations with beneficial microbes. However, because these symbionts primarily inhabit external environments, environmental conditions themselves are also expected to influence the establishment of symbiosis. Despite this expectation, the mechanistic role of external environmental filters in shaping the intended symbiosis remains largely unexplored. Focusing on stink bugs, which acquire their symbiotic bacteria from soil each generation, we investigated how soil properties influence the establishment of gut symbiosis in terrestrial insects. RESULTS: Microbiome analyses confirmed that Burkholderia sensu lato overwhelmingly dominates a specific gut organ in six stink bug species from the superfamilies Coreoidea and Lygaeoidea, including serious agricultural pests (relative abundance ranging from 74.5 to 100%). Rearing experiments with isolated Burkholderia revealed that insects were strictly dependent on this symbiont; failure to acquire it from soil severely reduced host growth and reproduction, indicating that the availability of symbionts from soil can represent an ecological constraint. Field surveys identified patches of exceptionally high stink bug density in weedy fields with soil pH < 7.0, whereas such aggregations were absent in fields with pH ≥ 7.0. Laboratory experiments with collected field soils showed that the abundance of Burkholderia in soils was negatively correlated with soil pH, and stink bugs readily acquired their symbionts from soils with pH < 7.0 but rarely from soils with pH ≥ 7.0. Experimental manipulations of soil pH followed by rearing experiments confirmed that increasing soil pH to 7-8 markedly suppressed symbiont acquisition by the host, likely by impairing symbiont growth and motility. CONCLUSIONS: We demonstrate that, beyond host-intrinsic mechanisms, a soil chemical property can act as an externally filter that constrains symbiont acquisition prior to colonization inside the host in a stink bug-Burkholderia symbiosis. This finding highlights how local environmental conditions can shape the assembly of environmentally acquired insect-microbe symbioses. Video Abstract.

    DOI: 10.1186/s40168-026-02402-z

    PubMed

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  • Global terrestrial distribution of N2O-reducing Acidobacteriota members. 査読 国際誌

    Kazumori Mise, Sawa Wasai-Hara, Hideomi Itoh

    The ISME journal   20 ( 1 )   wrag073   2026年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Nitrous oxide (N2O) is a potent greenhouse gas, and soil is its largest terrestrial source. Microbial N2O reductase (NosZ) is the only known enzyme capable of reducing N2O to N2, making nosZ-harboring prokaryotes important sinks in terrestrial ecosystems. Despite being among the most abundant and ubiquitous bacterial phyla in soil, the potential role of Acidobacteriota in N2O reduction remains largely unexplored. In this study, we addressed this gap using genomic, metagenomic, and physiological analyses. We first analyzed 199,602 prokaryotic genomes, including genomes from both isolated strains and metagenome-assembled genomes. We found that 491 Acidobacteriota genomes harbored nosZ, predominantly the Sec-dependent NosZ gene (nosZII). Global metagenomic analysis of 321 soil samples revealed that Acidobacteriota nosZII is one of the most abundant groups of nosZ and distributed across different continents. Among Acidobacteriota, nosZII from the class Vicinamibacteria was the most prevalent in the soils. Finally, we provide the physiological evidence of N2O-reducing activity in Acidobacteriota by demonstrating that the Vicinamibacteria type strain, Luteitalea pratensis KCTC52215T, can reduce N2O. Taken together, these findings highlight the previously overlooked potential role of Acidobacteriota as a global N2O sink and underscore the need to include them in future studies on soil N2O dynamics.

    DOI: 10.1093/ismejo/wrag073

    PubMed

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  • Wild gut microbiome suppresses the potentially opportunistic pathogen Aeromonas in medaka under domesticated rearing conditions. 査読 国際誌

    Keisuke Kawano, Kai Kawabe, Yuki Sano, Tomoyuki Hori, Minoru Kihara, Yoshitomo Kikuchi, Hideomi Itoh

    Animal microbiome   7 ( 1 )   98 - 98   2025年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    The gut microbiome is crucial for the metabolic health and pathogen resistance of various host animals; however, the impact of the wild gut microbiome on host health remains poorly understood. This study examined the gut microbiome of medaka (Oryzias latipes species complex), comparing domesticated and wild populations, to assess the wild gut microbiome's potential to suppresses opportunistic pathogens in domesticated rearing environments. A comparative analysis of gut microbiomes from domesticated medaka, obtained from multiple laboratories and pet stores, and wild medaka from various habitats in Japan revealed lower microbial diversity in domesticated medaka, with the opportunistic pathogen Aeromonas frequently dominating. Conversely, when wild medaka were reared under the same conditions, Aeromonas did not proliferate. Additionally, exposing gnotobiotic medaka to sediments from their natural habitats, and thereby to environmental microbes, effectively prevented Aeromonas colonisation, even under domesticated conditions. These findings suggest that the habitat-derived wild gut microbiome can inhibit Aeromonas proliferation in domesticated fish, highlighting its potential to mitigate opportunistic diseases in aquaculture.

    DOI: 10.1186/s42523-025-00462-4

    PubMed

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  • Global soil metagenomics reveals distribution and predominance of Deltaproteobacteria in nitrogen-fixing microbiome. 査読 国際誌

    Yoko Masuda, Kazumori Mise, Zhenxing Xu, Zhengcheng Zhang, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Microbiome   12 ( 1 )   95 - 95   2024年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: Biological nitrogen fixation is a fundamental process sustaining all life on earth. While distribution and diversity of N2-fixing soil microbes have been investigated by numerous PCR amplicon sequencing of nitrogenase genes, their comprehensive understanding has been hindered by lack of de facto standard protocols for amplicon surveys and possible PCR biases. Here, by fully leveraging the planetary collections of soil shotgun metagenomes along with recently expanded culture collections, we evaluated the global distribution and diversity of terrestrial diazotrophic microbiome. RESULTS: After the extensive analysis of 1,451 soil metagenomic samples, we revealed that the Anaeromyxobacteraceae and Geobacteraceae within Deltaproteobacteria are ubiquitous groups of diazotrophic microbiome in the soils with different geographic origins and land usage types, with particular predominance in anaerobic soils (paddy soils and sediments). CONCLUSION: Our results indicate that Deltaproteobacteria is a core bacterial taxon in the potential soil nitrogen fixation population, especially in anaerobic environments, which encourages a careful consideration on deltaproteobacterial diazotrophs in understanding terrestrial nitrogen cycling. Video Abstract.

    DOI: 10.1186/s40168-024-01812-1

    PubMed

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  • Mesoterricola silvestris gen. nov., sp. nov., Mesoterricola sediminis sp. nov., Geothrix oryzae sp. nov., Geothrix edaphica sp. nov., Geothrix rubra sp. nov., and Geothrix limicola sp. nov., six novel members of Acidobacteriota isolated from soils. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Yumi Sugisawa, Kazumori Mise, Zhenxing Xu, Miyu Kuniyasu, Natsumi Ushijima, Keisuke Kawano, Emiko Kobayashi, Yutaka Shiratori, Yoko Masuda, Keishi Senoo

    International journal of systematic and evolutionary microbiology   73 ( 9 )   2023年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Forty-eight Acidobacteriota strains were isolated from soils and sediments in Japan. Among them, six representative strains, designated W79T, W786T, Red222T, Red802T, Red803T, and Red804T, were subjected to the taxonomic classification. These six strains are Gram-stain-negative, non-spore-forming, rod-shaped, and facultative anaerobic bacterium that can reduce ferric iron. Phylogenetic and phylogenomic trees based on 16S rRNA genes and multiple single-copy gene sequences showed that strains Red222T, Red802T, Red803T, and Red804T formed a cluster with the type strains of Geothrix species, but strains W79T and W786T created an independent cluster from any other type strains. The former four strains shared 97.95-99.08% similarities of 16S rRNA gene sequence with the type strains of the genus Geothrix, whereas the latter two strains 94.86-95.49% similarities. The average amino acid identity of strains W79T and W786T were <63 % to any other type strains, which were below the genus delineation thresholds. Moreover, colonies of these two strains were white, while those of the other four isolated strains were reddish-yellow as well as the type strain Geothrix fermentans H-5T. Although the known type strains of Geothrix species have been reported to be non-motile, five strains (W79T, W786T, Red222T, Red803T, and Red804T) except for strain Red802T displayed motility. Furthermore, multiple genomic, phylogenetic, and phenotypic features supported the discrimination between these isolated strains. Based on the study evidence, we propose these six isolates as novel members within the Acidobacteriota/Holophagae/Holophagales/Holophagaceae, comprising two novel species of a novel genus, Mesoterricola silvestris gen. nov., sp. nov., and Mesoterricola sediminis sp. nov., and four novel species of the genus Geothrix: Geothrix oryzae sp. nov., Geothrix edaphica sp. nov., Geothrix rubra sp. nov., and Geothrix limicola sp. nov.

    DOI: 10.1099/ijsem.0.006073

    PubMed

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  • <i>Mesoterricola</i>

    Hideomi Itoh, Kazumori Mise

    Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria   1 - 5   2026年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Me.so.ter.ri'co.la. Gr. masc. adj. mesos , middle; L. masc./fem. n. terricola , a dweller upon earth; N.L. fem. n. Mesoterricola , a mesophilic soil‐dweller.

    Acidobacteriota / Holophagae / Holophagales / Holophagaceae / Mesoterricola

    The genus Mesoterricola includes Gram‐stain‐negative, facultatively anaerobic, non‐spore‐forming bacteria. Cells are motile rods with rounded ends and possess a single polar flagellum. Colonies are circular and white when cultured anaerobically on Reasoner's 2A agar supplemented with fumarate. Catalase and oxidase activities are negative. Mesoterricola species are chemoheterotrophic and perform dissimilatory Fe(III) reduction. The type strains utilize several organic substrates, including acetate, lactate, succinate, glucose and pyruvate, as electron donors with Fe(III)‐NTA as the electron acceptor. When acetate is supplied as the electron donor, Fe(III)‐NTA, ferrihydrite, and Fe(III) citrate can serve as electron acceptors. Growth is observed at temperatures ranging from 15 to 45°C and at pH values between 5.0 and 10.0. Optimal growth generally occurs at 25–35°C and pH 5.0–6.5. NaCl is not required for growth; growth occurs at 0–0.4% (w/v) NaCl. Major cellular fatty acids include C <sub>10:0</sub> , anteiso ‐C <sub>15:0</sub> , iso ‐C <sub>16:0</sub> , and C <sub>16:0</sub> . The predominant respiratory quinone is menaquinone‐8. Phylogenomic analyses and genome relatedness indices support the placement of the genus Mesoterricola within the family Holophagaceae , forming a distinct monophyletic lineage separate from related genera such as Holophaga and Geothrix . Members of the genus have been recovered from a variety of terrestrial habitats, including forest soil, rice paddy soils, and freshwater sediments.

    DNA G + C content (mol%) : 68.3–70.2 (genome analysis).

    Type species : Mesoterricola silvestris Itoh et al. 2023 <sup>VP</sup> .

    DOI: 10.1002/9781118960608.gbm02161

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/9781118960608.gbm02161

  • Complete genome sequences of two Mesoterricola strains belonging to the phylum Acidobacteriota, isolated from sediment and paddy soil. 査読 国際誌

    Reika Isoda, Miyu Kuniyasu, Hideomi Itoh

    Microbiology resource announcements   e0139725   2026年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Mesoterricola strains MK458 and JemC181 are anaerobic bacteria within the phylum Acidobacteriota, isolated from sediment and paddy soil, respectively. Here, we report their complete genomes, ranging from 4.76 to 5.18 Mb in size, with G + C contents of 68.3%-68.6%, encoding 4,021-4,435 protein-coding genes.

    DOI: 10.1128/mra.01397-25

    PubMed

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  • <i>Geothrix</i> 査読

    Hideomi Itoh

    Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria   1 - 9   2025年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Ge.o'thrix. Gr. fem. n. Gaîa , Earth; Gr. fem. n. thrix , hair; N.L. fem. n. Geothrix , hair‐like cell from the earth.

    Acidobacteriota / Holophagae / Holophagales / Holophagaceae / Geothrix

    The genus Geothrix comprises obligately or facultatively anaerobic, Gram‐stain‐negative, non‐spore‐forming bacteria. Cells are rod‐shaped with rounded ends and are either non‐motile or motile with a single polar flagellum. Colonies are circular and display reddish hues when grown anaerobically on agar medium supplemented with fumarate. Geothrix species are chemoheterotrophs capable of dissimilatory iron reduction, typically using acetate and ferric citrate, although the range of utilizable electron donors (e.g., lactate, glucose, ethanol) and acceptors [e.g., nitrate, fumarate, humic acid analog (anthraquinone‐2,6‐disulfonate, AQDS)] varies among species. Fermentative growth on fumarate is observed in several species. Growth occurs between 20 and 45°C and pH 5.0–11.0, with optimal growth commonly at 25–30°C and pH 6.0–7.5. All strains grow without added NaCl. Fatty acids typically found in notable amounts include iso‐C <sub>15:0</sub> , C <sub>16:0</sub> , and iso‐C <sub>13:0</sub> 3‐OH, with menaquinone‐8 (MK‐8) as the predominant respiratory quinone. Phylogenomic analyses place the genus Geothrix within the family Holophagaceae , forming a monophyletic group distinct from closely related genera such as Holophaga and Mesoterricola . Members of the genus inhabit diverse terrestrial environments, including freshwater sediments and rice paddy soils.

    DNA G + C content (mol%) : 66.1–70.1 (genome analysis).

    Type species : Geothrix fermentans Coates et al. 1999 <sup>VP</sup> .

    DOI: 10.1002/9781118960608.gbm00005.pub2

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  • Comparison between laboratory‑raised and wild‑captured Kurosoi rockfish, Sebastes schlegelii, of intestinal bacterial abundance and production of short‑chain fatty acids and their relationship with intestinal morphology 査読

    Yuki Sano, Hideomi Itoh, Tomoyuki Hori, Minoru Kihara

    Aquaculture Science   73 ( 2 )   117 - 127   2025年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Dual mitochondrial haplotypes and nuclear genotypes of solanum fruit fly Bactrocera latifrons (Diptera: tephritidae) from Ryukyu Islands indicate multiple origins and inter-strain breeding of the invasive species in Japan 査読

    Tomoki Hisaoka, Reiko Sekine, Takashi Matsuyama, Yu-Bing Huang, Hideomi Itoh, Koh-Ichi Takakura, Takayoshi Nishida, Atsushi Honma, Yu Matsuura

    Biological Invasions   27 ( 6 )   2025年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10530-025-03532-5

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10530-025-03532-5/fulltext.html

  • 水田土壌の鉄還元菌とその窒素固定に関する研究動向

    伊藤 英臣

    日本土壌肥料学雑誌   96 ( 2 )   80 - 85   2025年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.96.2_80

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  • Betaproteobacterial clade II nosZ activated under high N2O concentrations in paddy soil microcosms 査読

    Kazumori Mise, Yoko Masuda, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Journal of Applied Microbiology   136 ( 3 )   2025年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    Aims

    Microbial communities in paddy soils act as potential sinks of nitrous oxide (N2O), a notorious greenhouse gas, but their potential to reduce external N2O is unclear. The direct observation of N2O reduction in submerged field soils is technically difficult. Here, we aimed to identify soil microbial clades that underpin the strong N2O mitigation capacity.

    Methods and results

    We constructed paddy soil microcosms with external N2O amendment that enabled the simultaneous evaluation of N2O reductase gene (nosZ) transcripts and N2O consumption. Although the amount of N2O amended was large, it was mostly consumed after 6–8 days of microcosm incubation. Metatranscriptomic sequencing revealed that betaproteobacterial nosZ, especially those classified as clade II nosZ belonging to the orders Rhodocyclales or Nitrosomonadales, occupied &amp;gt;50% of the nosZ transcripts in three of the five paddy soils used. On the other hand, publicly available shotgun metagenomic sequences of 46 paddy soils were not dominated by betaproteobacterial clade II nosZ sequences, although they were ubiquitous. The same applied to the 16S rRNA sequences of Rhodocyclales or Nitrosomonadales.

    Conclusions

    The results indicated that betaproteobacterial N2O reducers potentially serve as powerful N2O sinks. Betaproteobacteria holding clade II nosZ can be targets of biostimulation, although further studies are required to understand their ecophysiology.

    DOI: 10.1093/jambio/lxaf055

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    その他リンク: https://academic.oup.com/jambio/article-pdf/136/3/lxaf055/62310197/lxaf055.pdf

  • 土壌に特異的に優占する難培養微生物群のバイオリソース拡充

    伊藤 英臣

    土と微生物   78 ( 2 )   55 - 60   2024年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   出版者・発行元:日本土壌微生物学会  

    アシドバクテリア門細菌は普遍的かつ優占的な土壌微生物群であることが知られている。しかしながら,核酸ベースの解析において土壌から高頻度に検出されるものの,他門に比べると単離培養株は極めて少ない。単離培養例が少ない,すなわち生理生態やゲノムに関する情報が少ないことは,相同性検索に依存する核酸ベースの解析において致命的である。土壌の最優占群であるはずのアシドバクテリア門細菌を考慮せずに結論を導かざるを得ず,アシドバクテリア門細菌の生態機能を過小評価したり見落としてしまっている可能性がある。限られた単離培養株に基づく解析ではあるものの,アシドバクテリア門細菌の様々な生理生態や重要な生態系機能が報告されている。こうした散発的な報告は,アシドバクテリア門細菌の生態的重要性を強く示唆するものであり,アシドバクテリア門細菌を考慮しづらい土壌微生物学研究の現状の打破の必要性を強調する。筆者らは土壌そのものを培地として用いた集積培養によって,新系統のアシドバクテリア門細菌が多数単離できることを見出した。本稿ではこれらの研究成果について,アシドバクテリアの系統分類や単離の歴史に関する概説を添えて,解説する。

    DOI: 10.18946/jssm.78.2_55

    CiNii Books

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I033801091

  • A potential risk and management of feces in the queenless ant 査読

    Y. Ishizuka, R. Yamashita, H. Itoh, Y. Matsuura, Y. Kikuchi, H. Shimoji

    Insectes Sociaux   2024年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00040-024-00970-7

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  • 水田土壌の鉄の酸化還元研究の現在

    渡邉 健史, 伊藤 英臣, 高橋 嘉夫, 清水 優希, 小暮 敏博, 光延 聖, 大塚 重人

    日本土壌肥料学雑誌   95 ( 3 )   161 - 166   2024年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.95.3_161

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  • Lysinibacillus piscis sp. nov. isolated from the gut of mottled spinefoot Siganus fuscescens 査読

    Hiyu Kanbe, Yuki Sano, Kazumori Mise, Shusei Kanie, Natsumi Ushijima, Keisuke Kawano, Minoru Kihara, Hideomi Itoh

    Archives of Microbiology   206 ( 5 )   2024年4月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s00203-024-03937-1

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s00203-024-03937-1/fulltext.html

  • 地球温暖化に対処する土壌肥料学

    藤原 徹, 林 健太郎, 中島 亨, 加藤 拓, 妹尾 啓史, 増田 曜子, Shen Haoyang, Xu Zhenxing, Zhang Zhengcheng, 山中 遥加, 佐藤 咲良, 伊藤 英臣, 白鳥 豊, 大峽 広智, 小暮 敏博, 高橋 嘉夫, Shen Weishou, 柳澤 修一, 樋口 恭子

    日本土壌肥料学雑誌   94 ( 3 )   230 - 235   2023年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.94.3_230

    CiNii Books

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I032922138

  • 農耕地の窒素循環と農業害虫に関わる土壌微生物の研究

    伊藤 英臣

    日本土壌肥料学雑誌   93 ( 5 )   250 - 251   2022年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.93.5_250

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  • Anaeromyxobacter oryzae sp. nov., Anaeromyxobacter diazotrophicus sp. nov. and Anaeromyxobacter paludicola sp. nov., isolated from paddy soils. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Zhenxing Xu, Kazumori Mise, Yoko Masuda, Natsumi Ushijima, Chie Hayakawa, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo

    International journal of systematic and evolutionary microbiology   72 ( 10 )   2022年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Three bacterial strains (Red232T, Red267T and Red630T) were isolated from paddy soils sampled in Japan. Cells of these strains were Gram-stain-negative, facultative anaerobic, long rod-shaped with monotrichous flagella or pilus-like structures for motility, and formed red colonies on agar plates. Phylogenetic trees based on 16S rRNA gene and multiple single-copy gene sequences showed that the three strains formed a cluster with the type strains of Anaeromyxobacter species, independent from any other strain genera. Similarity values of the 16S rRNA gene sequences and genomes among the three isolated strains and the type strain of Anaeromyxobacter, Anaeromyxobacter dehalogenans 2CP-1T, were 95.4-97.4% for 16S rRNA gene sequence, 75.3-79.5% for average nucleotide identity, 19.6-21.7% for digital DNA-DNA hybridization and 64.1-72.6% for average amino acid identity, all of which are below the species delineation thresholds. Nitrogenase genes were observed in the genomes of the three novel strains, but not in A. dehalogenans 2CP-1T. Moreover, multiple genomic, physiological and chemotaxonomic features supported the discrimination between these three strains. Based on the evidence in this study, the three isolates represent three novel independent species for which the following names are proposed: Anaeromyxobacter oryzae sp. nov., Anaeromyxobacter diazotrophicus sp. nov. and Anaeromyxobacter paludicola sp. nov. The type strains are Red232T (=NBRC 114074T=MCCC 1K03954T), Red267T (=NBRC 114075T=MCCC 1K04211T), and Red630T (=NBRC 114076T=MCCC 1K03957T), respectively.

    DOI: 10.1099/ijsem.0.005546

    PubMed

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  • Obligate Gut Symbiotic Association with Caballeronia in the Mulberry Seed Bug Paradieuches dissimilis (Lygaeoidea: Rhyparochromidae). 査読 国際誌

    Kota Ishigami, Seonghan Jang, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi

    Microbial ecology   2022年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Many insects possess symbiotic bacteria in their bodies, and microbial symbionts play pivotal metabolic roles for their hosts. Members of the heteropteran superfamilies Coreoidea and Lygaeoidea stinkbugs harbor symbionts of the genus Caballeronia in their intestinal tracts. Compared with symbiotic associations in Coreoidea, those in Lygaeoidea insects are still less understood. Here, we investigated a symbiotic relationship involving the mulberry seed bug Paradieuches dissimilis (Lygaeoidea: Rhyparochromidae) using histological observations, cultivation of the symbiont, 16S rRNA gene amplicon sequencing, and infection testing of cultured symbionts. Histological observations and cultivation revealed that P. dissimilis harbors Caballeronia symbionts in the crypts of its posterior midgut. 16S rRNA gene amplicon sequencing of field-collected P. dissimilis confirmed that the genus Caballeronia is dominant in the midgut of natural populations of P. dissimilis. In addition, PCR diagnostics showed that the eggs were free of symbiotic bacteria, and hatchlings horizontally acquired the symbionts from ambient soil. Infection and rearing experiments revealed that symbiont-free aposymbiotic individuals had abnormal body color, small body size, and, strikingly, a low survival rate, wherein no individuals reached adulthood, indicating an obligate cooperative mutualism between the mulberry seed bug and Caballeronia symbionts.

    DOI: 10.1007/s00248-022-02117-2

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  • Investigation of Rice Yields and Critical N Losses from Paddy Soil under Different N Fertilization Rates with Iron Application. 査読 国際誌

    Weishou Shen, Yaou Long, Zijian Qiu, Nan Gao, Yoko Masuda, Hideomi Itoh, Hirotomo Ohba, Yutaka Shiratori, Adharsh Rajasekar, Keishi Senoo

    International journal of environmental research and public health   19 ( 14 )   2022年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The application of iron powder stimulated the growth of iron-reducing bacteria as a respiratory substrate and enhanced their nitrogen (N)-fixing activity in flooded paddy soils. High N fertilization (urea) in the flooded paddy soils has caused adverse environmental impacts such as ammonia (NH3) volatilization, nitrous oxide (N2O) emissions, and nitrate (NO3-) leaching. This study aims to investigate the effects of N fertilization rates in combination with an iron amendment on rice yields and N losses from flooded paddy fields. We performed a 2-year field plot experiment with traditional rice-wheat rotation in China's Yangtze River Delta. The investigation consisted of seven treatments, including 100%, 80%, 60%, and 0% of the conventional N (urea and commercial organic manure) fertilization rate, and 80%, 60%, and 0% of the conventional N with the iron powder (≥99% purity) amendment. The rice yields decreased with a reduction in the conventional N fertilization rate, whereas they were comparable after the iron application under the 80% and 60% conventional N rate. The critical N losses, including NH3 volatilization, N2O emissions, and NO3- and NH4+ leaching, generally decreased with a reduction in the conventional N fertilization rate. These N losses were significantly greater after the iron amendment compared with the non-amended treatments under the 80% and 60% conventional N fertilization rate in the first rice-growing season. However, it was comparable between the iron-amended and the non-amended treatments in the second season. Furthermore, NO3- leaching was the most significant N loss throughout the two rice seasons, followed by NH3 volatilization. The iron amendment significantly increased soil Fe2+ content compared with the non-amended treatments irrespective of N fertilization, suggesting the reduction of amended iron by iron-reducing bacteria and their simultaneous N fixation. A combination of the iron application with 60-80% of the conventional N fertilization rate could maintain rice yields similar to the conventional N fertilization rate while reducing the critical N losses in the flooded paddy field tested in this study. Our study leads to the establishment of novel and practical rice cultivation, which is a step towards the development of green agriculture.

    DOI: 10.3390/ijerph19148707

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  • Worker-dependent gut symbiosis in an ant 査読

    Hiroyuki Shimoji, Hideomi Itoh, Yu Matsuura, Rio Yamashita, Tomoyuki Hori, Masaru K. Hojo, Yoshitomo Kikuchi

    ISME Communications   1 ( 1 )   2021年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>The hallmark of eusocial insects, honeybees, ants, and termites, is division of labor between reproductive and non-reproductive worker castes. In addition, environmental adaption and ecological dominance are also underpinned by symbiotic associations with beneficial microorganisms. Microbial symbionts are generally considered to be maintained in an insect colony in two alternative ways: shared among all colony members or inherited only by a specific caste. Especially in ants, the reproductive caste plays a crucial role in transmission of the symbionts shared among colony members over generations. Here, we report an exceptional case, the worker-dependent microbiota in an ant, <italic>Diacamma</italic> cf. <italic>indicum</italic> from Japan. By collecting almost all the individuals from 22 colonies in the field, we revealed that microbiota of workers is characterized by a single dominant bacterium localized at the hindgut. The bacterium belonging to an unclassified member within the phylum Firmicutes, which is scarce or mostly absent in the reproductive castes. Furthermore, we show that the gut symbiont is acquired at the adult stage. Collectively, our findings strongly suggest that the specific symbiont is maintained by only workers, demonstrating a novel pattern of ant-associated bacterial symbiosis, and thus further our understanding of host-microbe interactions in the light of sociobiology.

    DOI: 10.1038/s43705-021-00061-9

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s43705-021-00061-9

  • Undervalued Pseudo-nifH Sequences in Public Databases Distort Metagenomic Insights into Biological Nitrogen Fixers. 査読 国際誌

    Kazumori Mise, Yoko Masuda, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    mSphere   e0078521   2021年11月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Nitrogen fixation, a distinct process incorporating the inactive atmospheric nitrogen into the active biological processes, has been a major topic in biological and geochemical studies. Currently, insights into diversity and distribution of nitrogen-fixing microbes are dependent upon homology-based analyses of nitrogenase genes, especially the nifH gene, which are broadly conserved in nitrogen-fixing microbes. Here, we report the pitfall of using nifH as a marker of microbial nitrogen fixation. We exhaustively analyzed genomes in RefSeq (231,908 genomes) and KEGG (6,509 genomes) and cooccurrence and gene order patterns of nitrogenase genes (including nifH) therein. Up to 20% of nifH-harboring genomes lacked nifD and nifK, which encode essential subunits of nitrogenase, within 10 coding sequences upstream or downstream of nifH or on the same genome. According to a phenotypic database of prokaryotes, no species and strains harboring only nifH possess nitrogen-fixing activities, which shows that these nifH genes are "pseudo"-nifH genes. Pseudo-nifH sequences mainly belong to anaerobic microbes, including members of the class Clostridia and methanogens. We also detected many pseudo-nifH reads from metagenomic sequences of anaerobic environments such as animal guts, wastewater, paddy soils, and sediments. In some samples, pseudo-nifH overwhelmed the number of "true" nifH reads by 50% or 10 times. Because of the high sequence similarity between pseudo- and true-nifH, pronounced amounts of nifH-like reads were not confidently classified. Overall, our results encourage reconsideration of the conventional use of nifH for detecting nitrogen-fixing microbes, while suggesting that nifD or nifK would be a more reliable marker. IMPORTANCE Nitrogen-fixing microbes affect biogeochemical cycling, agricultural productivity, and microbial ecosystems, and their distributions have been investigated intensively using genomic and metagenomic sequencing. Currently, insights into nitrogen fixers in the environment have been acquired by homology searches against nitrogenase genes, particularly the nifH gene, in public databases. Here, we report that public databases include a significant amount of incorrectly annotated nifH sequences (pseudo-nifH). We exhaustively investigated the genomic structures of nifH-harboring genomes and found hundreds of pseudo-nifH sequences in RefSeq and KEGG. Over half of these pseudo-nifH sequences belonged to members of the class Clostridia, which is supposed to be a prominent nitrogen-fixing clade. We also found that the abundance of nitrogen fixers in metagenomes could be overestimated by 1.5 to >10 times due to pseudo-nifH recorded in public databases. Our results encourage reconsideration of the prevalent use of nifH as a marker of nitrogen-fixing microbes.

    DOI: 10.1128/msphere.00785-21

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  • Insecticide resistance by a host-symbiont reciprocal detoxification. 査読 国際誌

    Yuya Sato, Seonghan Jang, Kazutaka Takeshita, Hideomi Itoh, Hideaki Koike, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Tomoyuki Hori, Yoshitomo Kikuchi

    Nature communications   12 ( 1 )   6432 - 6432   2021年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Insecticide resistance is one of the most serious problems in contemporary agriculture and public health. Although recent studies revealed that insect gut symbionts contribute to resistance, the symbiont-mediated detoxification process remains unclear. Here we report the in vivo detoxification process of an organophosphorus insecticide, fenitrothion, in the bean bug Riptortus pedestris. Using transcriptomics and reverse genetics, we reveal that gut symbiotic bacteria degrade this insecticide through a horizontally acquired insecticide-degrading enzyme into the non-insecticidal but bactericidal compound 3-methyl-4-nitrophenol, which is subsequently excreted by the host insect. This integrated "host-symbiont reciprocal detoxification relay" enables the simultaneous maintenance of symbiosis and efficient insecticide degradation. We also find that the symbiont-mediated detoxification process is analogous to the insect genome-encoded fenitrothion detoxification system present in other insects. Our findings highlight the capacity of symbiosis, combined with horizontal gene transfer in the environment, as a powerful strategy for an insect to instantly eliminate a toxic chemical compound, which could play a critical role in the human-pest arms race.

    DOI: 10.1038/s41467-021-26649-2

    PubMed

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  • 水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明と低窒素農業への応用:低炭素社会の実現を目指して

    妹尾啓史, 増田曜子, 伊藤英臣, 白鳥 豊, 大峽広智, Xu Zhenxing, 山中遥加, 石田敬典, 髙野 諒, 佐藤咲良, Shen Weishou

    土壌微生物学会誌「土と微生物」   75 ( 2 )   60 - 65   2021年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本土壌微生物学会  

    水田土壌においては,土壌細菌による窒素固定反応が窒素肥沃度維持の基盤となっている。近年我々はオミクス解析に
    より,水田土壌における窒素固定のキープレーヤーがこれまで見落とされてきた鉄還元菌である可能性を示した。そして,
    これまで水田土壌からの単離例が皆無で生理性状が不明であった鉄還元菌を単離し,多くの新種/ 新属を提唱するとと
    もに,単離した菌株の窒素固定活性を実証した。また,鉄還元菌は酸化鉄を電子受容体として生育し,窒素固定を行うこ
    とも明らかにした。さらに,水田土壌に鉄酸化物を添加することにより,対照区よりも有意に高い窒素固定活性が検出さ
    れ,同時に鉄還元菌由来の窒素固定遺伝子の転写産物の増加を確認した。圃場試験において,鉄施用区では土壌の窒素固定活性が対照区よりも高まり,窒素施肥量を減らしても水稲収量が維持された。本技術は窒素施肥量を低減し,環境への窒素負荷を軽減する水稲生産技術(低窒素農業)への応用が見込まれる。さらに,窒素肥料製造に伴う二酸化炭素排出量削減ならびに水田土壌からのメタン排出削減にもつながり,「低炭素社会」実現への貢献も期待される。

    DOI: 10.18946/jssm.75.2_60

    CiNii Article

    CiNii Books

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  • Genome-Based Taxonomic Rearrangement of the Order Geobacterales Including the Description of Geomonas azotofigens sp. nov. and Geomonas diazotrophica sp. nov. 査読

    Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Xueding Wang, Natsumi Ushijima, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Frontiers in Microbiology   12   2021年9月

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    担当区分:最終著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    <italic>Geobacterales</italic> is a recently proposed order comprising members who originally belonged to the well-known family <italic>Geobacteraceae</italic>, which is a key group in terrestrial ecosystems involved in biogeochemical cycles and has been widely investigated in bioelectrochemistry and bioenergy fields. Previous studies have illustrated the taxonomic structure of most members in this group based on genomic phylogeny; however, several members are still in a pendent or chaotic taxonomic status owing to the lack of genome sequences. To address this issue, we performed this taxonomic reassignment using currently available genome sequences, along with the description of two novel paddy soil-isolated strains, designated Red51<sup>T</sup> and Red69<sup>T</sup>, which are phylogenetically located within this order. Phylogenomic analysis based on 120 ubiquitous single-copy proteins robustly separated the species <italic>Geobacter luticola</italic> from other known genera and placed the genus <italic>Oryzomonas</italic> (fam. <italic>Geobacteraceae</italic>) into the family ‘<italic>Pseudopelobacteraceae</italic>’; thus, a novel genus <italic>Geomobilimonas</italic> is proposed, and the family ‘<italic>Pseudopelobacteraceae</italic>’ was emended. Moreover, genomic comparisons with similarity indexes, including average amino acid identity (AAI), percentage of conserved protein (POCP), and average nucleotide identity (ANI), showed proper thresholds as genera boundaries in this order with values of 70%, 65%, and 74% for AAI, POCP, and ANI, respectively. Based on this, the three species <italic>Geobacter argillaceus</italic>, <italic>Geobacter pelophilus</italic>, and <italic>Geobacter chapellei</italic> should be three novel genera, for which the names <italic>Geomobilibacter</italic>, <italic>Geoanaerobacter</italic>, and <italic>Pelotalea</italic> are proposed, respectively. In addition, the two novel isolated strains phylogenetically belonged to the genus <italic>Geomonas</italic>, family <italic>Geobacteraceae</italic>, and shared genomic similarity values higher than those of genera boundaries, but lower than those of species boundaries with each other and their neighbors. Taken together with phenotypic and chemotaxonomic characteristics similar to other <italic>Geomonas</italic> species, these two strains, Red51<sup>T</sup> and Red69<sup>T</sup>, represent two novel species in the genus <italic>Geomonas</italic>, for which the names <italic>Geomonas azotofigens</italic> sp. nov. and <italic>Geomonas diazotrophica</italic> sp. nov. are proposed, respectively.

    DOI: 10.3389/fmicb.2021.737531

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  • Geomesophilobacter sediminis gen. nov., sp. nov., Geomonas propionica sp. nov. and Geomonas anaerohicana sp. nov., three novel members in the family Geobacterecace isolated from river sediment and paddy soil. 査読 国際誌

    Zhengcheng Zhang, Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Xueding Wang, Natsumi Ushijima, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Systematic and applied microbiology   44 ( 5 )   126233 - 126233   2021年9月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Bacteria in the family Geobacteraceae have been proven to fill important niches in a diversity of anaerobic environments and global biogeochemical processes. Here, three bacterial strains in this family, designated Red875T, Red259T, and Red421T were isolated from river sediment and paddy soils in Japan. All of them are Gram-staining-negative, strictly anaerobic, motile, flagellum-harboring cells that form red colonies on agar plates and are capable of utilizing Fe(III)-NTA, Fe(III) citrate, ferrihydrite, MnO2, fumarate, and nitrate as electron acceptors with acetate, propionate, pyruvate, and glucose as electron donors. Phylogenetic analysis based on the 16S rRNA gene and 92 concatenated core proteins sequences revealed that strains Red259T and Red421T clustered with the type strains of Geomonas species, whereas strain Red875T formed an independent lineage within the family Geobacteraceae. Genome comparison based on  average nucleotide identity (ANI) and digital DNA-DNA hybridization (dDDH) values clearly distinguished these three strains from other Geobacteraceae members, with lower values than the thresholds for species delineation. Moreover, strain Red875T also shared low average amino acid identity (AAI) and percentage of conserved proteins (POCP) values with the type species of the family Geobacteraceae. Based on these physiological, chemotaxonomic, and phylogenetic distinctions, we propose that strain Red875T (=NBRC 114290T = MCCC 1K04407T) represents a novel genus in the family Geobacteraceae, namely, Geomesophilobacter sediminis gen. nov., sp. nov., and strains Red259T (=NBRC 114288T = MCCC 1K05016T) and Red421T (=NBRC 114289T = MCCC 1K06216T) represent two novel independent species in the genus Geomonas, namely, Geomonas propionica sp. nov. and Geomonas anaerohicana sp. nov., respectively.

    DOI: 10.1016/j.syapm.2021.126233

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  • Dual oxidase enables insect gut symbiosis by mediating respiratory network formation. 査読 国際誌

    Seonghan Jang, Peter Mergaert, Tsubasa Ohbayashi, Kota Ishigami, Shuji Shigenobu, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   118 ( 10 )   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Most animals harbor a gut microbiota that consists of potentially pathogenic, commensal, and mutualistic microorganisms. Dual oxidase (Duox) is a well described enzyme involved in gut mucosal immunity by the production of reactive oxygen species (ROS) that antagonizes pathogenic bacteria and maintains gut homeostasis in insects. However, despite its nonspecific harmful activity on microorganisms, little is known about the role of Duox in the maintenance of mutualistic gut symbionts. Here we show that, in the bean bug Riptortus pedestris, Duox-dependent ROS did not directly contribute to epithelial immunity in the midgut in response to its mutualistic gut symbiont, Burkholderia insecticola Instead, we found that the expression of Duox is tracheae-specific and its down-regulation by RNAi results in the loss of dityrosine cross-links in the tracheal protein matrix and a collapse of the respiratory system. We further demonstrated that the establishment of symbiosis is a strong oxygen sink triggering the formation of an extensive network of tracheae enveloping the midgut symbiotic organ as well as other organs, and that tracheal breakdown by Duox RNAi provokes a disruption of the gut symbiosis. Down-regulation of the hypoxia-responsive transcription factor Sima or the regulators of tracheae formation Trachealess and Branchless produces similar phenotypes. Thus, in addition to known roles in immunity and in the formation of dityrosine networks in diverse extracellular matrices, Duox is also a crucial enzyme for tracheal integrity, which is crucial to sustain mutualistic symbionts and gut homeostasis. We expect that this is a conserved function in insects.

    DOI: 10.1073/pnas.2020922118

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  • Insecticide resistance governed by gut symbiosis in a rice pest, Cletus punctiger, under laboratory conditions. 査読 国際誌

    Kota Ishigami, Seonghan Jang, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi

    Biology letters   17 ( 3 )   20200780 - 20200780   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Resistance to toxins in insects is generally thought of as their own genetic trait, but recent studies have revealed that gut microorganisms could mediate resistance by detoxifying phytotoxins and man-made insecticides. By laboratory experiments, we here discovered a striking example of gut symbiont-mediated insecticide resistance in a serious rice pest, Cletus punctiger. The rice bug horizontally acquired fenitrothion-degrading Burkholderia through oral infection and housed it in midgut crypts. Fenitrothion-degradation test revealed that the gut-colonizing Burkholderia retains a high degrading activity of the organophosphate compound in the insect gut. This gut symbiosis remarkably increased resistance against fenitrothion treatment in the host rice bug. Considering that many stinkbug pests are associated with soil-derived Burkholderia, our finding strongly supports that a number of stinkbug species could gain resistance against insecticide simply by acquiring insecticide-degrading gut bacteria.

    DOI: 10.1098/rsbl.2020.0780

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  • Enhancement of the nitrogen-fixing activity of paddy soils owing to iron application 査読

    Yoko Masuda, Yutaka Shiratori, Hirotomo Ohba, Takanori Ishida, Ryo Takano, Sakura Satoh, Weishou Shen, Nan Gao, Hideomi Itoh, Keishi Senoo

    SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/00380768.2021.1888629

    Web of Science

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  • Geomonas silvestris sp. nov., Geomonas paludis sp. nov. and Geomonas limicola sp. nov., isolated from terrestrial environments, and emended description of the genus Geomonas. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Natsumi Ushijima, Chie Hayakawa, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo

    International journal of systematic and evolutionary microbiology   71 ( 1 )   2021年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Three bacterial strains, designated Red330T, Red736T and Red745T, were isolated from forest and paddy soils in Japan. Strains Red330T, Red736T and Red745T are flagella-harbouring and strictly anaerobic bacteria forming red colonies. A 16S rRNA gene sequence-based phylogenetic tree showed that all three strains were located in a cluster, including the type strains of Geomonas species, which were recently separated from the genus Geobacter within the family Geobacteraceae. Similarities of the 16S rRNA gene sequences among the three strains and Geomonas oryzae S43T, the type species of the genus Geomonas, were 96.3-98.5 %. The genome-related indexes, average nucleotide identity, digital DNA-DNA hybridization, and average amino acid identity, among the three strains and G. oryzae S43T were 74.7-86.8 %, 21.2-33.3 % and 70.4-89.8 %, respectively, which were lower than the species delineation thresholds. Regarding the phylogenetic relationships based on genome sequences, the three strains clustered with the type strains of Geomonas species, which were independent from the type strains of Geobacter species. The distinguishableness of the three isolated strains was supported by physiological and chemotaxonomic properties, with the profile of availability of electron donors and cellular fatty acids composition being particularly different among them. Based on genetic, phylogenetic and phenotypic properties, the three isolates represent three novel independent species in the genus Geomonas, for which the names Geomonas silvestris sp. nov., Geomonas paludis sp. nov. and Geomonas limicola sp. nov. are proposed. The type strains are Red330T (=NBRC 114028T=MCCC 1K03949T), Red736T (=NBRC 114029T=MCCC 1K03950T) and Red745T (=NBRC 114030T=MCCC 1K03951T), respectively.

    DOI: 10.1099/ijsem.0.004607

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  • 土壌圏の新たな微生物生態をあぶり出すメタトランスクリプトーム解析 (特集 持続的農業のための土壌・植物微生物叢の解析と利用)

    増田 曜子, 伊藤 英臣

    アグリバイオ = Agricultural biotechnology   5 ( 1 )   13 - 17   2021年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:北隆館  

    CiNii Article

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    J-GLOBAL

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  • Diazotrophic Anaeromyxobacter Isolates from Soils. 査読 国際誌

    Yoko Masuda, Haruka Yamanaka, Zhen-Xing Xu, Yutaka Shiratori, Toshihiro Aono, Seigo Amachi, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Applied and environmental microbiology   86 ( 16 )   2020年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Biological nitrogen fixation is an essential reaction in a major pathway for supplying nitrogen to terrestrial environments. Previous culture-independent analyses based on soil DNA/RNA/protein sequencing could globally detect the nitrogenase genes/proteins of Anaeromyxobacter (in the class Deltaproteobacteria), commonly distributed in soil environments and predominant in paddy soils; this suggests the importance of Anaeromyxobacter in nitrogen fixation in soil environments. However, direct experimental evidence is lacking; there has been no research on the genetic background and ability of Anaeromyxobacter to fix nitrogen. Therefore, we verified the diazotrophy of Anaeromyxobacter based on both genomic and culture-dependent analyses using Anaeromyxobacter sp. strains PSR-1 and Red267 isolated from soils. Based on the comparison of nif gene clusters, strains PSR-1 and Red267 as well as strains Fw109-5, K, and diazotrophic Geobacter and Pelobacter in the class Deltaproteobacteria contain the minimum set of genes for nitrogenase (nifBHDKEN). These results imply that Anaeromyxobacter species have the ability to fix nitrogen. In fact, Anaeromyxobacter PSR-1 and Red267 exhibited N2-dependent growth and acetylene reduction activity (ARA) in vitro Transcriptional activity of the nif gene was also detected when both strains were cultured with N2 gas as a sole nitrogen source, indicating that Anaeromyxobacter can fix and assimilate N2 gas by nitrogenase. In addition, PSR-1- or Red267-inoculated soil showed ARA activity and the growth of the inoculated strains on the basis of RNA-based analysis, demonstrating that Anaeromyxobacter can fix nitrogen in the paddy soil environment. Our study provides novel insights into the pivotal environmental function, i.e., nitrogen fixation, of Anaeromyxobacter, which is a common soil bacterium.IMPORTANCEAnaeromyxobacter is globally distributed in soil environments, especially predominant in paddy soils. Current studies based on environmental DNA/RNA analyses frequently detect gene fragments encoding nitrogenase of Anaeromyxobacter from various soil environments. Although the importance of Anaeromyxobacter as a diazotroph in nature has been suggested by culture-independent studies, there has been no solid evidence and validation from genomic and culture-based analyses that Anaeromyxobacter fixes nitrogen. This study demonstrates that Anaeromyxobacter harboring nitrogenase genes exhibits diazotrophic ability; moreover, N2-dependent growth was demonstrated in vitro and in the soil environment. Our findings indicate that nitrogen fixation is important for Anaeromyxobacter to survive under nitrogen-deficient environments and provide a novel insight into the environmental function of Anaeromyxobacter, which is a common bacterium in soils.

    DOI: 10.1128/AEM.00956-20

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  • Patiriisocius marinistellae gen. nov., sp. nov., isolated from the starfish Patiria pectinifera, and reclassification of Ulvibacter marinus as a member of the genus Patiriisocius comb. nov. 査読 国際誌

    Keisuke Kawano, Natsumi Ushijima, Minoru Kihara, Hideomi Itoh

    International journal of systematic and evolutionary microbiology   70 ( 7 )   4119 - 4129   2020年7月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A marine strain, designated KK4T, was isolated from the surface of a starfish, Patiria pectinifera, which was collected from seawater off the coast of Hokkaido, Japan. Strain KK4T is a Gram-stain-negative, non-spore-forming, rod-shaped, aerobic bacterium that forms yellow-pigmented colonies. A phylogenetic relationship analysis, based on 16S rRNA gene sequences, revealed that strain KK4T was closely related to Ulvibacter marinus IMCC12008T, Ulvibacter antarcticus IMCC3101T and Ulvibacter litoralis KMM 3912T, with similarities of 96.9, 95.8 and 95.6 %, respectively, but low sequence similarities (<94 %) among other genera in the family Flavobacteriaceae. Genomic similarities between strain KK4T and the three Ulvibacter type strains based on average nucleotide identity and digital DNA-DNA hybridization values were lower than the species delineation thresholds. Moreover, phylogenetic tree based on genome sequences showed that strain KK4T was clustered with U. marinus IMCC12008T and formed a branch independent from the cluster including type species of the genera Ulvibacter, Marixanthomonas, Marinirhabdus, Aureitalea and Aequorivita. Amino acid identity values between strain KK4T/U. marinus IMCC12008T and the neighbour type species/strains were 61.9-68.2% and 61.5-67.4 %, which were lower than the genus delineation threshold, implying the novel genus status of strain KK4T. Strain KK4T growth occurred at pH 6.0-9.0, 4-30 °C and in NaCl concentrations of 0.5-5.0 %, and optimally at pH 7.0, 25 °C and 3.0 %, respectively. Unlike Ulvibacter strains, strain KK4T could assimilate glucose, mannose, galactose and acetate. The major quinone and fatty acids were menaquinone-6 and iso-C15 : 0 (27.5 %), iso-C15 : 1 G (22.5 %) and iso-C17 : 0 3-OH (12.8 %), respectively. Based on genetic, phylogenetic and phenotypic properties, strain KK4T represents a novel species of the genus Patiriisocius, for which the name Patiriisocius marinistellae gen. nov., sp. nov. is proposed. The type strain is KK4T (=JCM 33344T=KCTC 72225T). In addition, based on the current data, Ulvibacter marinus should be reclassified as Patiriisocius marinus comb. nov.

    DOI: 10.1099/ijsem.0.004254

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  • Description of Three Novel Members in the Family Geobacteraceae, Oryzomonas japonicum gen. nov., sp. nov., Oryzomonas sagensis sp. nov., and Oryzomonas ruber sp. nov. 査読 国際誌

    Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Chie Hayakawa, Natsumi Ushijima, Keisuke Kawano, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo, Hideomi Itoh

    Microorganisms   8 ( 5 )   634   2020年4月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Bacteria of the family Geobacteraceae are particularly common and deeply involved in many biogeochemical processes in terrestrial and freshwater environments. As part of a study to understand biogeochemical cycling in freshwater sediments, three iron-reducing isolates, designated as Red96T, Red100T, and Red88T, were isolated from the soils of two paddy fields and pond sediment located in Japan. The cells were Gram-negative, strictly anaerobic, rod-shaped, motile, and red-pigmented on agar plates. Growth of these three strains was coupled to the reduction of Fe(III)-NTA, Fe(III) citrate, and ferrihydrite with malate, methanol, pyruvate, and various organic acids and sugars serving as alternate electron donors. Phylogenetic analysis based on the housekeeping genes (16S rRNA gene, gyrB, rpoB, nifD, fusA, and recA) and 92 concatenated core genes indicated that all the isolates constituted a coherent cluster within the family Geobacteraceae. Genomic analyses, including average nucleotide identity and DNA-DNA hybridization, clearly differentiated the strains Red96T, Red100T, and Red88T from other species in the family Geobacteraceae, with values below the thresholds for species delineation. Along with the genomic comparison, the chemotaxonomic features further helped distinguish the three isolates from each other. In addition, the lower values of average amino acid identity and percentage of conserved protein, as well as biochemical differences with their relatives, indicated that the three strains represented a novel genus in the family Geobacteraceae. Hence, we concluded that strains Red96T, Red100T, and Red88T represented three novel species of a novel genus in the family Geobacteraceae, for which the names Oryzomonas japonicum gen. nov., sp. nov., Oryzomonas sagensis sp. nov., and Oryzomonas ruber sp. nov. are proposed, with type strains Red96T (= NBRC 114286T = MCCC 1K04376T), Red100T (= NBRC 114287T = MCCC 1K04377T), and Red88T (= MCCC 1K03694T = JCM 33033T), respectively.

    DOI: 10.3390/microorganisms8050634

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  • 水田土壌における鉄還元菌窒素固定の発見と応用:オミクス解析から低窒素農業へ 査読

    増田 曜子, 伊藤 英臣, 白鳥 豊, 妹尾 啓史

    化学と生物   58 ( 3 )   143 - 150   2020年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:公益社団法人 日本農芸化学会  

    <p>水田土壌の窒素肥沃度は微生物による窒素固定が支えている.我々は水田土壌のメタトランスクリプトーム解析により,<i>Anaeromyxobacter</i>属と<i>Geobacter</i>属の鉄還元菌が窒素固定を駆動している主要な微生物であることを突き止めた.また,水田土壌からこれら鉄還元菌の新規株を単離することにも成功し,鉄還元菌の窒素固定活性が電子受容体であるFe<sup>3+</sup>の濃度の上昇とともに高まることを明らかにした.さらに,Fe<sup>3+</sup>を水田土壌に添加することで土壌の窒素固定活性を高めることができた.本研究によって得られた知見は,窒素施肥量を削減した環境負荷の少ない農業技術(低窒素農業)に繋がると期待される. </p>

    DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.58.143

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  • 理想の農業を追求する—サステイナブルで革新的な食糧生産を支える基礎研究と現場技術—

    妹尾 啓史, 藤 雅子, Utami Yuniar Devi, 清水 幸子, 西條 雄介, 大森 良弘, 藤原 徹, 白鳥 豊, 太田 沙由理, 増田 曜子, 伊藤 英臣, 野田口 理孝, 田畑 亮, 岡安 浩次, 澤井 優, 鈴木 孝征, 黒谷 賢一

    日本土壌肥料学雑誌   91 ( 2 )   94 - 98   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.91.2_94

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  • 共生細菌を保持したホソハリカメムシ(カメムシ目:ヘリカメムシ科)の発育零点と有効積算温度から推定した年間世代数

    小西 怜生, 重盛 俊弥, 田村 瑠菜, 伊藤 英臣, 菊池 義智, 樋口 博也

    日本応用動物昆虫学会誌   64 ( 3 )   125 - 131   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本応用動物昆虫学会  

    <p><i>Cletus punctiger</i>(Dallas)(Heteroptera: Coreidae)is widely distributed in Japan. This insect is a serious pest that sucks developing rice kernels and causes pecky rice. Adults collected in environmental fields, orally acquire symbiotic bacteria belonging to the genus <i>Burkholderia</i> from environmental soil in the nymphal stage and commonly possess the symbionts in their gut crypts. Therefore, we examined whether nymphs reared with food, water and soil collected from their natural habitat acquire the symbionts. Rearing experiments with soil demonstrated that nymphs acquire the symbionts. We then investigated the developmental zeros and effective accumulative temperatures using rearing experiments with food, water, and soil. The developmental zeros were 14.3°C in the egg stage, and 14.0°C and 14.1°C from the egg to the nymph stage in the females and males, respectively, and 12.8°C in the preoviposition period. The effective accumulative temperatures were 84.0 day-degrees in the egg stage, 344.8 day-degrees from the egg to the nymph stage in both females and males, and 131.6 day-degrees in the preoviposition period. Based on the data above, the number of annual generations of <i>C. punctiger</i> in Shiga Prefecture was estimated to be three at the most. The new adults in the third generation are considered diapause adults that move to hibernating sites.</p>

    DOI: 10.1303/jjaez.2020.125

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  • 水田土壌における鉄還元菌窒素固定の発見と応用-マイクロバイオーム解析から低窒素農業へ- 査読

    増田 曜子, 伊藤 英臣, 白鳥 豊, 妹尾 啓史

    土と微生物   74 ( 1 )   2 - 7   2020年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本土壌微生物学会  

    DOI: 10.18946/jssm.74.1_2

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  • Host-symbiont specificity determined by microbe-microbe competition in an insect gut. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Seonghan Jang, Kazutaka Takeshita, Tsubasa Ohbayashi, Naomi Ohnishi, Xian-Ying Meng, Yasuo Mitani, Yoshitomo Kikuchi

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   116 ( 45 )   22673 - 22682   2019年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Despite the omnipresence of specific host-symbiont associations with acquisition of the microbial symbiont from the environment, little is known about how the specificity of the interaction evolved and is maintained. The bean bug Riptortus pedestris acquires a specific bacterial symbiont of the genus Burkholderia from environmental soil and harbors it in midgut crypts. The genus Burkholderia consists of over 100 species, showing ecologically diverse lifestyles, and including serious human pathogens, plant pathogens, and nodule-forming plant mutualists, as well as insect mutualists. Through infection tests of 34 Burkholderia species and 18 taxonomically diverse bacterial species, we demonstrate here that nonsymbiotic Burkholderia and even its outgroup Pandoraea could stably colonize the gut symbiotic organ and provide beneficial effects to the bean bug when inoculated on aposymbiotic hosts. However, coinoculation revealed that the native symbiont always outcompeted the nonnative bacteria inside the gut symbiotic organ, explaining the predominance of the native Burkholderia symbiont in natural bean bug populations. Hence, the abilities for colonization and cooperation, usually thought of as specific traits of mutualists, are not unique to the native Burkholderia symbiont but, to the contrary, competitiveness inside the gut is a derived trait of the native symbiont lineage only and was thus critical in the evolution of the insect gut symbiont.

    DOI: 10.1073/pnas.1912397116

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  • Burkholderia Gut Symbionts Associated with European and Japanese Populations of the Dock Bug Coreus marginatus (Coreoidea: Coreidae). 査読

    Tsubasa Ohbayashi, Hideomi Itoh, Joy Lachat, Yoshitomo Kikuchi, Peter Mergaert

    Microbes and environments   34 ( 2 )   219 - 222   2019年6月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Insects of the heteropteran superfamilies Coreoidea and Lygaeoidea are consistently associated with symbionts of a specific group of the genus Burkholderia, called the "stinkbug-associated beneficial and environmental (SBE)" group. The symbiosis is maintained by the environmental transmission of symbionts. We investigated European and Japanese populations of the dock bug Coreus marginatus (Coreoidea: Coreidae). High nymphal mortality in reared aposymbiotic insects suggested an obligate host-symbiont association in this species. Molecular phylogenetic analyses based on 16S rRNA gene sequences revealed that all 173 individuals investigated were colonized by Burkholderia, which were further assigned to different subgroups of the SBE in a region-dependent pattern.

    DOI: 10.1264/jsme2.ME19011

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  • Draft Genome Sequence of Agarivorans sp. Strain Toyoura001, Isolated from an Abalone Gut. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Keisuke Kawano, Minoru Kihara

    Microbiology resource announcements   8 ( 19 )   2019年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Agarivorans sp. strain Toyoura001 is a bacterium isolated from the gut of a wild abalone, Haliotis discus hannai Here, we report the draft genome sequence of strain Toyoura001, which consists of 60 contigs comprising 4.67 Mb and 4,257 protein-coding genes.

    DOI: 10.1128/MRA.00169-19

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  • Geomonas oryzae gen. nov., sp. nov., Geomonas edaphica sp. nov., Geomonas ferrireducens sp. nov., Geomonas terrae sp. nov., Four Ferric-Reducing Bacteria Isolated From Paddy Soil, and Reclassification of Three Species of the Genus Geobacter as Members of the Genus Geomonas gen. nov. 査読 国際誌

    Zhenxing Xu, Yoko Masuda, Hideomi Itoh, Natsumi Ushijima, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo

    Frontiers in microbiology   10   2201 - 2201   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In paddy soil, bacteria from the family Geobacteraceae have been shown to strongly contribute to the biogeochemical cycle. However, no Geobacteraceae species with validly published names have been isolated from paddy soil. In this study, we isolated and characterized four novel ferric reducing bacteria in the family Geobacteraceae from the paddy soils of three different fields in Japan. The four strains, S43T, Red53T, S62T, and Red111T, were Gram-stain negative, strictly anaerobic, chemoheterotrophic, and motile with peritrichous flagella. Phylogenetic studies based on 16S rRNA gene sequences, five concatenated housekeeping genes (fusA, rpoB, recA, nifD, and gyrB) and 92 concatenated core genes revealed that the four strains belong to the family Geobacteraceae and are most closely related to Geobacter bemidjiensis BemT (97.4-98.2%, 16S rRNA gene sequence similarities) and Geobacter bremensis Dfr1T (97.1-98.0%). Genomic analysis with average nucleotide identity (ANI) and digital DNA-DNA hybridization (GGDC) calculations clearly distinguished the four isolated strains from other species of the family Geobacteraceae and indicated that strains S43T, Red53T, S62T, and Red111T represent independent species, with values below the thresholds for species delineation. Chemotaxonomic characteristics, including major fatty acid and whole cell protein profiles, showed differences among the isolates and their closest relatives, which were consistent with the results of DNA fingerprints and physiological characterization. Additionally, each of the four isolates shared a low 16S rRNA gene sequence similarity (92.4%) and average amino acid identity (AAI) with the type strain of the type species Geobacter metallireducens. Overall, strains S43T, Red53T, S62T, and Red111T represent four novel species, which we propose to classify in a novel genus of the family Geobacteraceae, and the names Geomonas oryzae gen. nov., sp. nov. (type strain S43T), Geomonas edaphica sp. nov. (type strain Red53T), Geomonas ferrireducens sp. nov. (type strain S62T), and Geomonas terrae sp. nov. (type strain Red111T) are proposed. Based on phylogenetic and genomic analyses, we also propose the reclassification of Geobacter bremensis as Geomonas bremensis comb. nov., Geobacter pelophilus as Geomonas pelophila comb. nov., and Geobacter bemidjiensis as Geomonas bemidjiensis comb. nov.

    DOI: 10.3389/fmicb.2019.02201

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  • Detoxifying symbiosis: microbe-mediated detoxification of phytotoxins and pesticides in insects. 査読 国際誌

    Itoh H, Tago K, Hayatsu M, Kikuchi Y

    Natural product reports   35 ( 5 )   434 - 454   2018年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c7np00051k

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  • Infection dynamics of insecticide-degrading symbionts from soil to insects in response to insecticide spraying. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Yoshitomo Kikuchi

    The ISME journal   12 ( 3 )   909 - 920   2018年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41396-017-0021-9

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  • Metatranscriptomic insights into microbial consortia driving methane metabolism in paddy soils 査読

    Yoko Masuda, Hideomi Itoh, Yutaka Shiratori, Keishi Senoo

    SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION   64 ( 4 )   455 - 464   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/00380768.2018.1457409

    Web of Science

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  • Predominant but Previously-overlooked Prokaryotic Drivers of Reductive Nitrogen Transformation in Paddy Soils, Revealed by Metatranscriptomics. 査読

    Yoko Masuda, Hideomi Itoh, Yutaka Shiratori, Kazuo Isobe, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo

    Microbes and environments   32 ( 2 )   180 - 183   2017年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME16179

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  • Eggshell membrane powder ameliorates intestinal inflammation by facilitating the restitution of epithelial injury and alleviating microbial dysbiosis. 査読 国際誌

    Huijuan Jia, Manaka Hanate, Wanping Aw, Hideomi Itoh, Kenji Saito, Shoko Kobayashi, Satoshi Hachimura, Shinji Fukuda, Masaru Tomita, Yukio Hasebe, Hisanori Kato

    Scientific reports   7   43993 - 43993   2017年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/srep43993

    Web of Science

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  • Obligate gut symbiotic association in the sloe bug Dolycoris baccarum (Hemiptera: Pentatomidae) 査読

    Hideomi Itoh, Yu Matsuura, Takahiro Hosokawa, Takema Fukatsu, Yoshitomo Kikuchi

    APPLIED ENTOMOLOGY AND ZOOLOGY   52 ( 1 )   51 - 59   2017年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s13355-016-0453-0

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  • High-Resolution Dynamics of Microbial Communities during Dissimilatory Selenate Reduction in Anoxic Soil. 査読 国際誌

    Ronald R Navarro, Tomo Aoyagi, Makoto Kimura, Hideomi Itoh, Yuya Sato, Yoshitomo Kikuchi, Atsushi Ogata, Tomoyuki Hori

    Environmental science & technology   49 ( 13 )   7684 - 91   2015年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/es505210p

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  • Ultra-high-sensitivity stable-isotope probing of rRNA by high-throughput sequencing of isopycnic centrifugation gradients. 査読 国際誌

    Tomo Aoyagi, Satoshi Hanada, Hideomi Itoh, Yuya Sato, Atsushi Ogata, Michael W Friedrich, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori

    Environmental microbiology reports   7 ( 2 )   282 - 7   2015年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1758-2229.12243

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  • 昆虫と土壌細菌の共生 : 害虫カメムシ-土壌間にみられる殺虫剤分解菌の動態解明

    伊藤 英臣

    土と微生物   69 ( 1 )   34 - 38   2015年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:土壌微生物研究会  

    多くの動植物はその体内に共生微生物を持ち,緊密な相互作用を行っている。これまでに共生微生物の多くは宿主の栄養代謝に寄与することが知られているが,ときに驚くべき機能を宿主に賦与する。ダイズ害虫のホソヘリカメムシは,毎世代環境土壌中からBurkholderia属の共生細菌を獲得し腸内に保持することが知られている。近年,このカメムシが殺虫剤分解菌を取込んで,殺虫剤抵抗性になってしまう驚くべき現象を発見した。また,殺虫剤散布土壌と一緒にホソヘリカメムシを飼育し,殺虫剤散布により土壌中の殺虫剤分解菌が増殖すると害虫は殺虫剤分解菌を取込みやすくなることや,土壌中にわずかしか生息しない特定の系統の殺虫剤分解菌しか取込まないといったことも分かってきた。本稿ではホソヘリカメムシの共生系についてレビューするとともに,「共生細菌による害虫の殺虫剤抵抗性化」の実態解明に重要な,土壌-カメムシ間における殺虫剤分解菌の感染動態について最新の知見を含め総括する。

    DOI: 10.18946/jssm.69.1_34

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    その他リンク: https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010892031

  • Isolation of microorganisms involved in reduction of crystalline iron(III) oxides in natural environments. 査読 国際誌

    Tomoyuki Hori, Tomo Aoyagi, Hideomi Itoh, Takashi Narihiro, Azusa Oikawa, Kiyofumi Suzuki, Atsushi Ogata, Michael W Friedrich, Ralf Conrad, Yoichi Kamagata

    Frontiers in microbiology   6   386 - 386   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fmicb.2015.00386

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  • Insecticide-degrading Burkholderia symbionts of the stinkbug naturally occupy various environments of sugarcane fields in a Southeast island of Japan. 査読

    Kanako Tago, Takashi Okubo, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Kentaro Hayashi, Seishi Ikeda, Masahito Hayatsu

    Microbes and environments   30 ( 1 )   29 - 36   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME14124

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  • Dynamic transition of chemolithotrophic sulfur-oxidizing bacteria in response to amendment with nitrate in deposited marine sediments. 査読 国際誌

    Tomo Aoyagi, Makoto Kimura, Namiha Yamada, Ronald R Navarro, Hideomi Itoh, Atsushi Ogata, Akiyoshi Sakoda, Yoko Katayama, Mitsuru Takasaki, Tomoyuki Hori

    Frontiers in microbiology   6   426 - 426   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fmicb.2015.00426

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  • Burkholderia of Plant-Beneficial Group are Symbiotically Associated with Bordered Plant Bugs (Heteroptera: Pyrrhocoroidea: Largidae). 査読

    Kazutaka Takeshita, Yu Matsuura, Hideomi Itoh, Ronald Navarro, Tomoyuki Hori, Teruo Sone, Yoichi Kamagata, Peter Mergaert, Yoshitomo Kikuchi

    Microbes and environments   30 ( 4 )   321 - 9   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME15153

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  • Evidence of environmental and vertical transmission of Burkholderia symbionts in the oriental chinch bug, Cavelerius saccharivorus (Heteroptera: Blissidae). 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Manabu Aita, Atsushi Nagayama, Xian-Ying Meng, Yoichi Kamagata, Ronald Navarro, Tomoyuki Hori, Satoru Ohgiya, Yoshitomo Kikuchi

    Applied and environmental microbiology   80 ( 19 )   5974 - 83   2014年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/AEM.01087-14

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  • A fine-scale phylogenetic analysis of free-living Burkholderia species in sugarcane field soil. 査読

    Kanako Tago, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Takashi Okubo, Ronald Navarro, Tomo Aoyagi, Kentaro Hayashi, Masahito Hayatsu

    Microbes and environments   29 ( 4 )   434 - 7   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME14122

    Web of Science

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  • Bacterial population succession and adaptation affected by insecticide application and soil spraying history. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Ronald Navarro, Kazutaka Takeshita, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Tomoyuki Hori, Yoshitomo Kikuchi

    Frontiers in microbiology   5   457 - 457   2014年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fmicb.2014.00457

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  • N₂Oを消去する水田の微生物 (特集 地球温暖化と土壌微生物) -- (窒素代謝と温室効果ガスN₂O) 査読

    石井 聡, 吉田 愛美, 伊藤 英臣

    遺伝 : 生物の科学   67 ( 5 )   562 - 567   2013年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:エヌ・ティー・エス  

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  • Seasonal transition of active bacterial and archaeal communities in relation to water management in paddy soils. 査読

    Hideomi Itoh, Satoshi Ishii, Yutaka Shiratori, Kenshiro Oshima, Shigeto Otsuka, Masahira Hattori, Keishi Senoo

    Microbes and environments   28 ( 3 )   370 - 80   2013年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME13030

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  • Identification and phylogenetic characterization of cobalamin biosynthetic genes of Ensifer adhaerens 査読

    Hoan Thi Vu, Hideomi Itoh, Satoshi Ishii, Keishi Senoo, Shigeto Otsuka

    Microbes and Environments   28 ( 1 )   153 - 155   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1264/jsme2.ME12069

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  • 私たちのメタゲノミクスは本質的な発見を導かないか? : 豊橋大会シンポジウム・セッション「土壌環境変動を探るメタゲノミクスのアプローチ」の演者たちが考えていること(JSME2012豊橋大会特集)

    藤村 玲子, 伊藤 英臣, 海野 佑介, 池田 成志

    日本微生物生態学会誌   28 ( 1 )   8 - 9   2013年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本微生物生態学会  

    DOI: 10.20709/jsmeja.28.1_8

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  • 水田土壌のメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析 (特集 次世代シーケンサーを用いた環境中の複合微生物系解析) 査読

    伊藤 英臣, 妹尾 啓史

    水環境学会誌   35 ( 9 )   303 - 307   2012年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本水環境学会 ; 1992-  

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    J-GLOBAL

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  • Group X aldehyde dehydrogenases of Pseudomonas aeruginosa PAO1 degrade hydrazones. 査読 国際誌

    Kosuke Taniyama, Hideomi Itoh, Atsushi Takuwa, Yasuyuki Sasaki, Shunsuke Yajima, Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura, Naoki Takaya

    Journal of bacteriology   194 ( 6 )   1447 - 56   2012年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/JB.06590-11

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  • Novel dehydrogenase catalyzes oxidative hydrolysis of carbon-nitrogen double bonds for hydrazone degradation. 査読 国際誌

    Hideomi Itoh, Tetsuya Suzuta, Takayuki Hoshino, Naoki Takaya

    The Journal of biological chemistry   283 ( 9 )   5790 - 800   2008年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1074/jbc.M709027200

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産業財産権

  • 魚介類養殖方法、プロバイオティクス細菌液、およびプロバイオティクス細菌含有飼料

    木原稔, 伊藤英臣, 渡辺康之

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    出願番号:特願2019-177996 

    公開番号:特開2021-52640 

    特許番号/登録番号:特許7377478 

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受賞

  • 若手口頭発表賞

    2022年10月   日本土壌肥料学会   「土壌圏の窒素固定マクロバイオームの全球的解明:方法論から大規模解析へ」

    美世一守, 増田曜子, 妹尾啓史, 伊藤英臣

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  • 第40回日本土壌肥料学会奨励賞

    2022年9月   日本土壌肥料学会   「農耕地の窒素循環と農業害虫に関わる土壌微生物の研究」

    伊藤英臣

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  • 優秀ポスター賞

    2021年6月   日本土壌微生物学会   「土壌から獲得した微生物がメダカ腸内の日和見菌の定着を抑制する」

    河野圭丞, 菊池義智, 伊藤英臣

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  • 2017 MVP award

    2018年7月   Microbes and Environments   “Predominant but previously-overlooked prokaryotic drivers of reductive nitrogen transformation in paddy soils, revealed by metatranscriptomics”

    Masuda, Y., Itoh, H. (CA), Shiratori, Y., Isobe, K., Otsuka, S., Senoo, K.

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  • 優秀ポスター賞

    2017年8月   日本微生物生態学会   「メダカ卵表面に発達する細菌叢の動態と機能」

    佐野友紀, 木原稔, 堀知行, 曾根輝雄, 菊池義智, 伊藤英臣

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  • 優秀ポスター賞

    2025年12月   日本土壌肥料学会北海道支部会   「農業害虫と土壌微生物の共生阻害に基づく害虫防除技術の基盤解明と開発」

    伊藤英臣, 下地博之, 中根大介, 菊池義智

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  • 優秀ポスター賞

    2019年12月   日本土壌肥料学会北海道支部会   「土壌微生物が昆虫に及ぼす生態系サービスの解明」

    伊藤英臣, 菊池義智

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  • 2018 SSPN award

    2019年10月   Soil Science and Plant Nutrition   “Metatranscriptomic insights into microbial consortia driving methane metabolism in paddy soils”

    Masuda, Y., Itoh, H., Shiratori, Y., Senoo, K.

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  • 第11回学術講演会ベストポスター賞

    2019年8月   東海大学マイクロ・ナノ啓発会   「生活環境の改変がメダカの腸内細菌叢に及ぼす影響」

    河野圭丞, 佐野友紀, 木原稔, 伊藤英臣

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  • 最優秀ポスター賞

    2019年6月   日本土壌微生物学会   「土壌圏最大微生物ダークマター「アシドバクテリア」の単離培養と生態解析」

    河野圭丞, Zhenxing Xu, 増田曜子, 白鳥豊, 妹尾啓史, 伊藤英臣

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  • 優秀ポスター賞

    2016年10月   日本微生物生態学会   「水田土壌優占微生物の新機能:鉄還元菌こそが窒素循環に重要である」

    増田曜子, 伊藤英臣, 白鳥豊, 磯部一夫, 大塚重人, 妹尾啓史

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  • 優秀ポスター賞

    2016年6月   日本土壌微生物学会   「土壌微生物が斑点米カメムシを育む」

    伊藤英臣, 菊池義智

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  • 優秀ポスター賞

    2015年9月   日本土壌肥料学会   「水田土壌のメタトランスクリプトーム解析−微生物群集構造と炭素・窒素循環機能遺伝子の解析−」

    増田曜子, 伊藤英臣, 白鳥豊, 磯部一夫, 大塚重人, 妹尾啓史

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  • 最優秀ポスター賞

    2012年6月   日本土壌微生物学会   「メタゲノム解析から見えた土壌圏の一酸化二窒素還元に関与する新たな微生物群集構造」

    伊藤英臣, 石井聡, 白鳥豊, 大島健志郎, 大塚重人, 服部正平, 妹尾啓史

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  • 研究科長賞

    2012年3月   東京大学大学院農学生命科学研究科   「メタゲノム・メタトランスクリプトーム解析法を用いた水田土壌微生物群集の構造と機能の網羅的解明」

    伊藤英臣

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  • 優秀発表賞

    2012年3月   日本ゲノム微生物学会   「メタトランスクリプトーム解析から見える水田土壌微生物群集の構造と機能の変動」

    伊藤英臣, 石井聡, 白鳥豊, 大島健志郎, 大塚重人, 服部正平, 妹尾啓史

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 培養ストラテジーの再考による土壌圏最大難培養微生物群の開拓

    研究課題/領域番号:24K21255

    2024年6月 - 2028年3月

    制度名:科学研究費助成事業

    研究種目:挑戦的研究(開拓)

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣, 美世一守

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    配分額:26000000円 ( 直接経費:20000000円 、 間接経費:6000000円 )

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  • 土壌微生物と水田害虫の共生阻害に基づく環境負荷低減型害虫防除技術の開発

    研究課題/領域番号:24K01901

    2024年4月 - 2027年3月

    制度名:科学研究費助成事業

    研究種目:基盤研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

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  • 小麦クズ由来バイオ炭を活用したサステナブル農業技術基盤の開発

    2025年8月 - 2026年3月

    制度名:イノベーション創出研究支援事業 産学連携創出補助金

    提供機関:ノーステック財団

    礒田玲華, 佐藤寿樹, 石川健司, 藤原昇, 伊藤英臣

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  • 中途半端な共生を科学する:異宿主への適応プロセスから導く共生進化ロジック

    研究課題/領域番号:21K18241

    2021年7月 - 2025年3月

    制度名:科学研究費助成事業

    研究種目:挑戦的研究(開拓)

    提供機関:日本学術振興会

    菊池 義智, 伊藤 英臣

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    配分額:26000000円 ( 直接経費:20000000円 、 間接経費:6000000円 )

    「微生物との共生」は多くの動植物に見られる普遍的な現象であり、生物進化を駆動する原動力ともなってきた。これら共生微生物は高度な宿主特異性を示すが、その進化過程は複雑で今なお進化生態学・微生物学におけるブラックボックスとなっている。我々はその謎を解く鍵が、微生物が稀に見せる「異宿主(本来の自然宿主ではない生物)への中途半端な共生」にあると考えている。中途半端な共生は新たな宿主に適応するための初期段階とも捉えられ、特異性の進化過程を理解する上で極めて重要だと考えられるが、再現性が低いため研究の俎上に載せることが困難であった。しかし最近我々は、ホソヘリカメムシとBurkholderia共生細菌から成る昆虫共生系において、“再現性の高い”異宿主への中途半端な感染現象を発見することに成功した。本研究では、この独自の実験系を用いて中途半端な感染現象の遺伝的基盤を解明し、宿主特異性の進化プロセス・進化原理の統合的理解を目指す。本年度はBurkholderia共生細菌に近年で中途半端な共生をみせるPandoraea属細菌についてそのTn-seq解析を行うための基盤整備を行った。具体的にはトランスポゾン変異挿入効率の確認や、ホソヘリカメムシへの感染時に見られるボトルネックの強度について推定を行った。これによりPandoraea属細菌のTn-seq解析を行うための準備が整ったと言える。同時に、通常の共生と中途半端な共生に関わる生化学的な違いについて知見を得るため、Burkholderia共生細菌とPandoraea属細菌について培養時(in vitro)と共生時(in vivo)のUPLC比較解析を開始した。生化学的な比較解析については今後さらに様々な抽出法や解析手法を試みさらに調査を進める。

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  • 微生物がつなぐ土壌と昆虫の関係性の解明とその制御技術基盤の開発

    研究課題/領域番号:21H02092

    2021年4月 - 2024年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究種目:基盤研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣

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    配分額:17160000円 ( 直接経費:13200000円 、 間接経費:3960000円 )

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  • 土壌に特異的に優占する難培養細菌門アシドバクテリアのバイオリソース拡充

    2021年4月 - 2023年3月

    制度名:一般研究助成

    提供機関:公益財団法人発酵研究所

    伊藤英臣

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    担当区分:研究代表者 

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  • 鉄還元窒素固定の増強による低肥料バイオマス生産

    2020年11月 - 2025年3月

    制度名:未来社会創造事業(探索加速型:地球規模課題である低炭素社会の実現)「ゲームチェンジングテクノロジー」による低炭素社会の実現

    提供機関:国立研究開発法人科学技術振興機構

    妹尾啓史, 小暮敏博, 伊藤英臣, 大峡広智

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    担当区分:研究分担者 

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  • 水田土壌の窒素供給力を支える鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明と低窒素農業への応用

    研究課題/領域番号:20H05679

    2020年8月 - 2025年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(S)

    研究種目:基盤研究(S)

    提供機関:日本学術振興会

    妹尾 啓史, 増田 曜子, 伊藤 英臣, 早川 智恵, 藤原 徹, 大森 良弘, 小暮 敏博

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    配分額:198120000円 ( 直接経費:152400000円 、 間接経費:45720000円 )

    [Ⅰ.水田土壌における 鉄還元菌窒素固定の学術基盤解明 ]
    1.鉄還元窒素固定菌の微生物生態学的基盤:鉄還元窒素固定菌の分離株の性状解析を行い、新規鉄還元菌を報告した。また、ゲノム解析を行い、Geobacteralesの系統分類を整理し、窒素固定遺伝子情報を拡充した。世界の各種土壌のメタゲノムデータ解析を行い、鉄還元菌由来の窒素固定遺伝子の分布を明らかにした。
    2.鉄還元菌窒素固定の土壌窒素供給力への寄与:農業用鉄粉を散布した水田土壌を用いて15N2-Stable Isotope Probingを実施した。鉄還元菌が水田土壌における窒素固定のキープレーヤーであり、その窒素固定活性は鉄粉の散布により増強されることが示された。
    3.鉄還元菌窒素固定を制御する環境要因:稲わらが水田土壌の窒素固定の制御要因の一つであることを見出した。13C-稲わらを用いたSIP法により鉄還元窒素固定菌が稲わら由来炭素を取り込んでいることを明らかにした。根圏土壌中の鉄還元菌の割合を増加させるイネ遺伝子の存在を示した。水田土壌に元来存在する鉄鉱物の形態と分布を各種の分析法により明らかにした。
    [Ⅱ. 鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用 ]
    1.鉄化合物による鉄還元菌窒素固定の活性強化(室内実験)、2.低窒素肥料水稲生産の実証(圃場試験):水田土壌ミクロコズム実験から、ferrihydrite等の低結晶性鉄化合物が鉄還元菌窒素固定の高い増強効果を示し、低結晶性鉄鉱物量を高く維持すると鉄還元菌窒素固定活性は持続的に増強できることが考えられた。水田圃場において農業用鉄資材を散布して水稲を栽培する試験を継続した。鉄資材の施用におり土壌の窒素固定活性が高まり、イネの生育と収量が増加した。

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  • 資源循環の最適化による農地由来の温室効果ガスの排出削減

    2020年8月 - 2023年3月

    制度名:ムーンショット型研究開発制度

    提供機関:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

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    担当区分:研究分担者 

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  • 腸内細菌をねらった害虫防除技術の基盤創出

    2019年4月 - 2021年3月

    制度名:キャノン財団研究助成 産業基盤の創生

    提供機関:キャノン財団

    伊藤英臣

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    担当区分:研究代表者 

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  • 土壌微生物が昆虫に及ぼす生態系サービスの解明

    研究課題/領域番号:19K15724

    2019年4月 - 2021年3月

    制度名:科学研究費助成事業 若手研究

    研究種目:若手研究

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    土壌微生物の環境や植物に対する影響はよく知られている。しかし、土壌微生物が昆虫に与える影響についてはほとんど分かっていない。
    本研究では農業害虫のホソハリカメムシがBurkholderiaを腸内に保持すること、そして世代ごとに土壌から獲得していることを明らかにした。また、Burkholderiaが獲得できないと生存率が低下し体サイズが矮小化して、繁殖力が著しく低下することがわかった。さらに、カメムシがBurkholderiaを獲得できる土壌とできない土壌があることが判明した。これらのことからカメムシの生存や分布を土壌微生物が規定しうることが示唆された。

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  • 全地球規模で解き明かすカメムシ共生細菌の多様性と進化

    研究課題/領域番号:18KK0211

    2018年10月 - 2022年3月

    制度名:科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    研究種目:国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    提供機関:日本学術振興会

    菊池 義智, 伊藤 英臣, 細川 貴弘, 松浦 優

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    本研究全体を通して、国内に生息しないために未調査のままとなっているカメムシ下目の25科をターゲットに絞りその共生様式の世界的調査を行う。具体的には共生器官の形態や共生細菌の局在性、共生細菌の系統分類を行い、現地で飼育が可能な場合には共生細菌の伝播様式および適応度効果の調査を行う。また共生細菌のゲノム解読を行い、それらカメムシ類における共生細菌の具体的な機能について推定を行う。同時に宿主カメムシ自身についてもミトコンドリアゲノムの解読を行い、カメムシ下目内における各グループ間の系統関係について推定を進め、そこに調査から明らかとなった共生様式をプロットすることで、カメムシ下目内においてどのように多様な内部共生系が進化してきたのか網羅的に明らかにすることを目的とする。参画する2名の若手研究者が中心となり新規カメムシ類の調査を行い、また大学院生の参画を積極的に促し、当該分野における次々世代の育成にも引き続き注力する。得られた研究成果について国際誌への投稿を行うとともに国際学会にて発表を行い、成果の発信と新たな共同研究者の開拓を目指す。初年度に当たる本年は、主要共同研究先である米国アリゾナ大学のMartha Hunter教授との連携体制を深める目的でアリゾナ大学を訪問し、研究進捗や今後の計画について議論を行った。Hunter研究室ではすでにヘリカメムシ類やイトカメムシ類の飼育実験が進められており、日本側で進められている研究内容との比較を行うとともに、今後の方向性や米国におけるカメムシ採集計画について深い議論を行うことができた。また、研究協力の体制についても議論を行い、今後共同研究を進める上での基盤を構築することができた。

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  • ミバエ類の腸内細菌が土壌環境の改変により寄主植物に与える影響の解明

    研究課題/領域番号:18K19217

    2018年6月 - 2021年3月

    制度名:科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)

    研究種目:挑戦的研究(萌芽)

    提供機関:日本学術振興会

    松浦 優, 伊藤 英臣

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    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    本研究ではミバエ類の腸内細菌の多様性や機能を明らかにするため、まず沖縄県6島50地点でミバエを収集し、また県内で保存されていた標本と合わせてミバエ類全11種の細菌遺伝子のアンプリコン解析を実施したところ、腸内細菌科の細菌類が主要な腸内細菌であること、宿主の種、集団や果実により細菌種が類似することが示唆された。ミバエ類から単離した1600株以上の細菌株の解析、分子系統解析、FISH法などの顕微鏡観察により主にフクギミバエとナスミバエの腸内共生系を解明した。近年沖縄に侵入が確認されナス科野菜を加害することで知られるナスミバエの累代飼育系を確立し、腸内細菌の機能に迫る実験系の基盤を構築した。

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  • 陸域環境の窒素固定を担う微生物基盤の刷新

    研究課題/領域番号:18K19165

    2018年6月 - 2020年3月

    制度名:科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)

    研究種目:挑戦的研究(萌芽)

    提供機関:日本学術振興会

    妹尾 啓史, 伊藤 英臣

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    Ⅰ.土壌環境における窒素固定遺伝子のグローバル調査
    鉄還元細菌による窒素固定がグローバルな普遍性を有するかを、公共データベースに登録されている世界各地の陸域土壌のメタゲノムデータを解析することにより検証した。その結果、水田土壌のみならず極地、砂漠、熱帯雨林においても鉄還元細菌由来の窒素固定遺伝子が検出された。
    Ⅱ.鉄還元細菌の窒素固定能の検証
    1.鉄還元細菌の単離、窒素固定活性測定、窒素固定遺伝子の同定:滅菌水田土壌を培地とした鉄還元細菌の集積培養法を用いて、これまで水田土壌から単離されてこなかったGeobacter属細菌を100株以上単離することに成功した。これらの株のうち14株が新規株であったため、新規株について性状解析およびドラフトゲノム解析を行った。また、これらの株は大気中の窒素ガスをアンモニアに変換する窒素固定活性だけでなく、硝酸をアンモニアに変換するDNRA活性も保有していることが明らかとなった。これらのことから、Geobacter属細菌は水田土壌中の窒素肥沃度維持に大きく貢献している可能性が示された。
    2.土壌における鉄還元細菌の窒素固定能の検証:水田、畑、森林、底質土壌を用い、土壌水分や気相の酸素濃度を変えた室内系土壌ミクロコズムを作成して保温静置し、窒素固定活性を経時的に測定した。活性が高まった土壌について、全細菌と鉄還元細菌の16S rRNA遺伝子の発現解析を行った。鉄還元細菌のの活動は、還元的な環境が保たれることにより高まることが明らかとなり、これらの細菌の自然環境中での窒素固定への貢献が示唆された。

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  • 土を肥やす新たな微生物基盤の解明

    2018年4月 - 2021年3月

    制度名:キャノン財団研究助成 理想の追求

    提供機関:キャノン財団

    妹尾啓史, 伊藤英臣, 白鳥豊

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    担当区分:研究分担者 

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  • 高成長アワビの腸内環境移植・形成によるアワビの陸上加温養殖方法の開発

    2017年8月 - 2018年3月

    制度名:イノベーション創出研究支援事業 スタートアップ研究補助金

    提供機関:ノーステック財団

    木原稔, 伊藤英臣, 渡辺康之

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    担当区分:研究分担者 

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  • 水田土壌の自律的な窒素肥沃度維持を担う微生物メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:17H01464

    2017年4月 - 2020年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(A)

    研究種目:基盤研究(A)

    提供機関:日本学術振興会

    妹尾 啓史, 早川 智恵, 豊田 栄, 磯部 一夫, 服部 祥平, 伊藤 英臣

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    配分額:42900000円 ( 直接経費:33000000円 、 間接経費:9900000円 )

    Ⅰ.窒素無施用水田における窒素動態と窒素固定・DNRA微生物、その制御要因の解析
    1.窒素動態解析:新潟県農業総合研究所内の肥料長期連用試験水田の窒素無施用区(NN区)と化学肥料施用区(CF区)土壌を用いて有機物(稲わら)添加の有無や温度、水管理を変化させた様々な条件のマイクロコズムを構築し、それらの窒素固定活性への影響とその変動をアセチレン還元活性法によって調べた。その結果、有機物を添加して土壌Ehが下降し還元された鉄の量が増加している際に活性が最大となった。これらのことから、本章において検出された窒素固定活性は鉄還元菌に由来する可能性が高く、冬季期間にも鉄還元菌による窒素固定が行われていると考えられた。
    2.窒素固定・DNRA微生物解析:前年度に取得した窒素固定遺伝子を保有しているAnaeromyxobacter sp.の窒素固定活性を、培地条件下および水田土壌マイクロコズム条件下において調査した。その結果、どちらの条件においてもこれらは窒素固定活性を示し、土壌中においても窒素固定を行っていることが示唆された。
    Ⅱ.脱窒反応で生成したN2Oの固定反応の検証
    Bradyrhizobium 46を用いて15N2Oを添加・培養し、気相部の15N2O濃度、15N2濃度、菌体の15N同位体比を経時的に測定した。培養時間と共に15N2Oは減少し、15N2が増加した。気相部において、15N2O減少量と15N2生成量の差分と、菌体に同化された15N量について比較してみると、どの培養時間においても、還元された15N2Oの量と生成された15N2の量の差分の方が菌体に同化された15Nの量よりも多いことが確認された。これらはN2Oがnif遺伝子を有する脱窒菌株によって同化的に還元されていることを強く支持する結果である。

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  • メダカの腸内細菌叢解析:魚類腸内細菌叢の機能解明に向けたモデル研究

    研究課題/領域番号:15K21660

    2015年4月 - 2017年3月

    制度名:科学研究費助成事業 若手研究(B)

    研究種目:若手研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    本研究では魚類腸内細菌叢の機能解明モデル開発に向け、優れたモデル魚類のメダカに着目し、その腸内細菌叢に関する基礎情報を得ることを目的とした。室内飼育メダカと野生メダカの腸内細菌叢の群集構造を比較解析した結果、人工的な飼育環境下では本来の野外環境下とは大きく異なる腸内細菌叢が形成されることが示唆された。またメダカの、エラ、表皮粘膜、背ビレ、腸、腸内容物、そして卵の細菌叢を比較解析した結果、各組織にはそれぞれ特異的な細菌叢が形成されることが示唆された。

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  • メタゲノム情報を活用した土壌の亜酸化窒素還元酵素遺伝子の多様性研究の新展開

    2012年4月 - 2013年3月

    制度名:笹川科学研究助成

    提供機関:日本科学協会

    伊藤英臣

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    担当区分:研究代表者 

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  • 次世代シーケンス技術を用いた農耕地土壌の微生物群集の構造と変遷の網羅的解明

    研究課題/領域番号:10J04000

    2010年 - 2011年

    制度名:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

    研究種目:特別研究員奨励費

    提供機関:日本学術振興会

    伊藤 英臣

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    配分額:1400000円 ( 直接経費:1400000円 )

    農耕地土壌ではしばしば硝酸溶脱や温室効果ガス(一酸化二窒素(N_2O)やメタン)発生などといった地域・地球規模の環境問題を抱えており、環境負荷を低減するような改善が求められている。本研究では、近年登場した、迅速性・コスト性に優れた次世代シーケンス技術を用いて、これらの問題の根本的な背景となっている微生物群集も含め、水田土壌の微生物群集の全体像およびその変遷と環境要因との関わりを明らかにすることを試みた。
    メタゲノム解析およびメタトランスクリプトーム解析の結果から、水田土壌において優占する微生物や機能遺伝子の群集構造が詳細に明らかとなった。また、メタゲノム解析から水田土壌の還元反応に関与する鍵酵素の遺伝子の塩基配列を抽出し、各機能に関わる微生物の群集構造を明らかにした。その中で、水田土壌においてAnaeromyxobacter属細菌が優占していることが明らかとなり、Anaeromyxobacter属細菌由来のnosZが環境中からはじめて見出された。さらに、水田土壌からAnaeromyxohaoter属細菌を単離し、N_2O還元活性を有していること、畑土壌よりも細菌群集におけるAnaeromyxobacter属細菌の割合が高いことを明らかにした。これらのことから、優占するAnaeromyxobacter属細菌が水田土壌におけるN_2O還元反応に関与している可能性が示唆された。
    本研究は最先端の環境微生物群集解析法を導入し、水田土壌微生物に関する既往研究に新たな知見を数多く加えた点で重要である。さらに、本研究は脱窒反応において脱窒菌だけでなく、脱窒反応を部分的に行う細菌も関与している可能性をはじめて見出した。この発見は、今後、地球規模の窒素循環に関与する微生物群集の考察にとっても大きな意義をもつものである。

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担当経験のある授業科目(researchmap)

  • 基礎昆虫学(琉球大学農学部)

    2026年

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  • 分析化学実験

    2026年
    機関名:新潟大学

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  • 環境土壌資源論

    2022年
    -
    2024年
    機関名:東京大学大学院農学生命科学研究科

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