2025/10/29 更新

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シンジョウ リナ
新庄 莉奈
SHINJO Rina
所属
大学院生命農学研究科 応用生命科学専攻 応用生命科学 助教
大学院担当
大学院生命農学研究科
学部担当
農学部 応用生命科学科
職名
助教
外部リンク

学位 1

  1. 博士(農学) ( 2021年3月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 4

  1. イネ

  2. エンドファイト

  3. メタン酸化細菌

  4. 窒素固定

研究分野 2

  1. 環境・農学 / 作物生産科学

  2. ライフサイエンス / 植物栄養学、土壌学

 

論文 9

  1. Field dynamics of the root endosphere microbiome assembly in paddy rice cultivated under no fertilizer input 査読有り

    Adachi, A; Dominguez, JJ; Utami, YD; Fuji, M; Kirita, S; Imai, S; Murakami, T; Hongoh, Y; Shinjo, R; Kamiya, T; Fujiwara, T; Minamisawa, K; Ono, N; Kanaya, S; Saijo, Y

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   66 巻 ( 7 ) 頁: 1086 - 1101   2025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)   出版者・発行元:Plant and Cell Physiology  

    Plants accommodate diverse microbial communities, termed the microbiome, which can change dynamically during plant adaptation to varying environmental conditions. However, the direction of these changes and the underlying mechanisms driving them, particularly in crops adapting to the field conditions, are not well understood. Here, we investigate the root endosphere microbiome of rice (Oryza sativa ssp. japonica) across four consecutive cultivation seasons in a high-yield, non-fertilized, and pesticide-free paddy field, compared with a neighboring fertilized and pesticide-treated field. Using 16S rRNA amplicon and metagenome sequencing, we analyzed three Japonica cultivars - Nipponbare, Hinohikari, and Kinmaze. Our findings reveal that the root endosphere microbiomes diverge based on fertilization regime and plant developmental stages, while the effects of cultivar variation are less significant. Machine learning model and metagenomic analysis of nitrogenase (nif) genes suggest enhanced nitrogen fixation activity in the non-fertilized field-grown roots, highlighting a potential role of diazotrophic, iron-reducing bacteria Telmatospirillum. These results provide valuable insights into the assembly of the rice root microbiome in nutrient-poor soil, which can aid in managing microbial homeostasis for sustainable agriculture.

    DOI: 10.1093/pcp/pcaf045

    Web of Science

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  2. Group-specific Quantification of<i> mcrA</i> genes of Methanogenic Archaea and<i> "Candidatus</i> Methanoperedens" by Digital PCR Open Access

    Watanabe, T; Endo, A; Hamada, R; Shinjo, R; Asakawa, S

    Microbes and environments   40 巻 ( 2 ) 頁: n/a   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本微生物生態学会 / 日本土壌微生物学会 / Taiwan Society of Microbial Ecology / 植物微生物研究会 / 極限環境生物学会  

    Digital PCR is a technique that quantifies target genes based on the absence or presence of the targets in PCR amplicons. The present study examined group-specific probes for the quantification of mcrA genes in six methanogenic archaeal groups and “Candidatus Methanoperedens” by digital PCR with the universal primers ML-f and ML-r. A digital PCR analysis of paddy field soil detected all the targets, with the dominant and minor groups being Methanomicrobiales and Methanobrevibacter spp., respectively (10<sup>7</sup> and 10<sup>4</sup> copies [g dry soil]<sup>–1</sup>). This method has the potential to reveal the dynamics of specific methanogenic archaeal groups in the environment.

    DOI: 10.1264/jsme2.me24097

    Open Access

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    CiNii Research

  3. Expanding the Eco-collection of Methane-oxidizing Bacteria Inhabiting Rice Roots: Cultivation, Isolation, and Genomic Characterization of Isolates Open Access

    Oe F., Shinjo R., Masuda S., Shibata A., Shirasu K., Hashimoto S., Mitsui H., Sato S., Watanabe T., Asakawa S.

    Microbes and environments   40 巻 ( 4 ) 頁: n/a   2025年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:日本微生物生態学会 / 日本土壌微生物学会 / Taiwan Society of Microbial Ecology / 植物微生物研究会 / 極限環境生物学会  

    Flooded rice fields are a major source of atmospheric methane, a strong greenhouse gas second only to carbon dioxide. Rice roots are one of the most important hotspots for methane oxidation in rice fields. However, limited information is available on the physiological and genomic characteristics of methane-oxidizing bacteria (MOB) inhabiting rice roots. In the present study, we isolated MOB from rice roots and characterized the strains phenotypically and genomically. We obtained 100 MOB-enriched cultures from the roots of three rice cultivars (Oryza sativa L. subsp. japonica cv. Nipponbare, O. sativa L. subsp. indica cv. Muha, and Tupa 121-3), in which twelve MOB isolates, two Methylomonas sp., three Methylocystis sp., and seven Methylosinus sp., were successfully purified. They showed different morphological features (types of flagellation) and colony formation potentials within the same group in some cases. A genome sequencing analysis revealed variations in the number of genes or the clusters of methane monooxygenase, methanol dehydrogenase, and nitrogenase. The number of plasmid DNAs also differed among the strains. Four strains belonging to the genus Methylomonas or Methylocystis represented putative novel species based on their phenotypic and genotypic characteristics. The present study largely expanded the eco-collection of MOB cultures inhabiting rice fields and rice roots.

    DOI: 10.1264/jsme2.me25012

    Open Access

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    CiNii Research

  4. Type-specific quantification of particulate methane monooxygenase gene of methane-oxidizing bacteria at the oxic-anoxic interface of a surface paddy soil by digital PCR 査読有り 国際誌 Open Access

    Shinjo, R; Oe, F; Nakagawa, K; Murase, J; Asakawa, S; Watanabe, T

    ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY REPORTS   15 巻 ( 5 ) 頁: 392 - 403   2023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)   出版者・発行元:Environmental Microbiology Reports  

    Aerobic methane-oxidizing bacteria (MOB) play an important role in mitigating methane emissions from paddy fields. In this study, we developed a differential quantification method for the copy number of pmoA genes of type Ia, Ib, and IIa MOB in paddy field soil using chip-based digital PCR. Three probes specific to the pmoA of type Ia, Ib, and IIa MOB worked well in digital PCR quantification when genomic DNA of MOB isolates and PCR-amplified DNA fragments of pmoA were examined as templates. When pmoA genes in the surface soil layer of a flooded paddy were quantified by digital PCR, the copy numbers of type Ia, Ib, and IIa MOB were 10<sup>5</sup>–10<sup>6</sup>, 10<sup>5</sup>–10<sup>6</sup>, and 10<sup>7</sup> copies g<sup>−1</sup> dry soil, respectively, with the highest values in the top 0–2-mm soil layer. Especially, the copy numbers of type Ia and Ib MOB increased by 240% and 380% at the top layer after soil flooding, suggesting that the soil circumstances at the oxic–anoxic interfaces were more preferential for growth of type I MOB than type II MOB. Thus, type I MOB likely play an important role in the methane consumption at the surface paddy soil.

    DOI: 10.1111/1758-2229.13155

    Open Access

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  5. 登熟期間の高温処理による六条オオムギ「シュンライ」の硝子率上昇とその要因

    岡村 夏海, 澤田 寛子, 平 将人, 新庄 莉奈, 岡村 昌樹, 島崎 由美, 関 昌子, 池田 達哉

    日本作物学会紀事   92 巻 ( 1 ) 頁: 19 - 27   2023年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    <p>人工気象室を用いて登熟期間における昼間および夜間の高温がオオムギの硝子率に及ぼす影響を検討した.供試品種は「シュンライ」とし,2016年/2017年,2017年/2018年に昼間高温 (HD区:25℃/9℃),夜間高温 (HN区:20℃/14℃),標準気温 (CT区:20℃/9℃) の3区を設けて開花盛期から温度処理を行った.HD区では硝子率が上昇した.これは1粒重の減少およびタンパク質含有率の上昇が影響したためと考えられた.一方,HN区では1粒重の減少とタンパク質含有率の上昇はみられず,硝子率は同程度だった.この結果を受け,2019/2020年にHD区とCT区で登熟過程における子実中のデンプン・可溶性糖・窒素 (N) ・炭素 (C) 含有量の推移を調査した.HD区では登熟前半にデンプン・N蓄積が加速されるが,登熟期間が短縮するため最終的な個体当たりデンプン合成量が少なくなり,開花~成熟期のC含有量の変化量に対するN含有量の変化量の比(ΔN/ΔC)が高まった.また,HD区では1粒当たりタンパク質含有量が増加した.さらに,胚乳を走査型電子顕微鏡で観察した結果,HD区では大粒デンプンが大型化する一方で,小粒デンプンが小型化する現象がみられた.この結果から,昼間高温による硝子率の上昇は,胚乳のデンプンや細胞質タンパク質の蓄積パターンが変化するとともに,細胞質タンパク質が多く蓄積することが主要因と考えられた.本研究はオオムギの生産現場における硝子率の増加要因の解明の足掛かりとなると考えられる.</p>

    DOI: 10.1626/jcs.92.19

    CiNii Research

  6. Methylocystis iwaonis sp. nov., a type II methane- oxidizing bacterium from surface soil of a rice paddy field in Japan, and emended description of the genus Methylocystis (ex Whittenbury et al. 1970) Bowman et al. 1993

    Kaise, H; Sawadogo, JB; Alam, MS; Ueno, C; Dianou, D; Shinjo, R; Asakawa, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY   73 巻 ( 6 )   2023年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology  

    A novel methane-oxidizing bacterial strain SS37A-Re<sup>T</sup> was isolated from surface soil of a rice paddy field in Japan. Cells were Gram-stain-negative, motile rods with single polar flagellum and type II intracytoplasmic membrane arrangement. The strain grew on methane or methanol as the sole carbon and energy source. It grew at 15–37 °C (optimum 25–30 °C), pH 6.0–9.0 (optimum 7.0–8.0) and with 0–0.1% (w/w) NaCl (no growth at 0.5% or above). Cells formed cysts, but not exospores. The results of sequence analysis of the 16S rRNA gene indicated that SS37A-Re<sup>T</sup> represented a member of the family Methylocystaceae, with the highest similarity (98.9%) to Methylocystis parva corrig. OBBP<sup>T</sup>. Phylogenetic analysis of pmoA and mxaF genes and core genes in the genome indicated that the strain was closely related to the members of the genus Methylocystis, while the analysis of the mmoX gene indicated the close relationships with the genus Methylosinus. The values of genome relatedness between SS37A-Re<sup>T</sup> and species of the genera Methylocystis and Methylosinus were 78.6–82.5% and 21.7–24.9% estimated by the average nucleotide identity and digital DNA–DNA hybridisation, respectively, showing the highest values with Methylocystis echinoides LMG 27198<sup>T</sup>. The DNA G+C content was 63.2 mol% (genome). The major quinone and fatty acids were Q-8 and, C<inf>18:1</inf> (C<inf>18:1</inf> ω8t and C<inf>18:1</inf> ω8c) and C<inf>18:2</inf>, respectively. On the basis of the phenotypic and phylogenetic features, the strain represents a novel species of the genus Methylocystis, for which the name Methylocystis iwaonis sp. nov. is proposed. The type strain is SS37A-Re<sup>T</sup> (=JCM 34278<sup>T</sup> =NBRC 114996<sup>T</sup>=KCTC 82710<sup>T</sup>).

    DOI: 10.1099/ijsem.0.005925

    Web of Science

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  7. 日長反応性遺伝子の準同質遺伝子系統を用いたオオムギの硝子率と気象条件との関係解析

    岡村 夏海, 新庄 莉奈, 関 昌子, 青木 恵美子

    日本作物学会講演会要旨集   254 巻 ( 0 ) 頁: 111 - 111   2022年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.254.0_111

    CiNii Research

  8. N-FixationN-fixation by Free-Living and Endophytic Bacteria and Their Impact on Field Crops with Emphasis on Rice 査読有り

    Kondo M., Shinjo R., Okamoto T.

    Microorganisms for Sustainability   36 巻   頁: 347 - 376   2022年

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Microorganisms for Sustainability  

    Effective use of N-fixationN-fixation is important to establish crop production system with reduced dependency on chemical N fertilizer. This chapter reviews the past and recent findings on the ecophysiological and agronomic aspects of free-living and endophytic N-fixationendophytic N-fixation in non-legumenon-legume crops with an emphasis on rice and proposes the future research. Paddy fields are unique in that they have diverse N-fixation systems in soil, rhizosphere, and plant, due to waterlogging and the resulting various oxygen environment, and their effective utilization is valuable for sustainable food production. In particular, significant progress has been made in the microbial aspects by development of meta-DNA/RNA analysismeta-DNA/RNA analysis, indicating that a variety of N-fixiation systemsN systems may be functioning in the soil and plant. Further elucidation of the metabolic aspects of these systems as microbial communitymicrobial community with quantitative estimation on their contributions will help to promote their utilization. In addition, since C substrate is a driving factor in all N-fixation systems, a strategy to establish the C cycle to optimize N enrichmentN enrichment, C sequestrationC sequestration, and crop productivity in agricultural land will be useful from a micro- to macroscopic and long-term perspective with consideration on global warming.

    DOI: 10.1007/978-981-19-4906-7_16

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  9. Genotypic Variation of Endophytic Nitrogen-Fixing Activity and Bacterial Flora in Rice Stem Based on Sugar Content. Open Access

    Okamoto T, Shinjo R, Nishihara A, Uesaka K, Tanaka A, Sugiura D, Kondo M

    Frontiers in plant science   12 巻   頁: 719259   2021年

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MISC 1

  1. イネのエンドファイトと窒素固定

    近藤 始彦, 岡本 卓哲, 堀田 幸奈, 新庄 莉奈, 荒井(三王)裕見子, 八木岡 敦  

    作物生産と土づくり54 巻 ( 6 ) 頁: 7 - 22   2022年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

    CiNii Research

講演・口頭発表等 5

  1. イネにおけるメタン酸化微生物コンソーシアムの探索と分離

    新庄 莉奈, 大江 史花, Ma Xuping, 福嶋 大智, 梶浦 雅子, 常田 岳志, 橋本 駿, 三井 久幸, 佐藤 修正, 渡邉 健史, 浅川 晋

    植物微生物研究会  2023年9月27日 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  2. デジタルPCRによるメタン酸化細菌の定量法の開発と水田土壌表層における菌群の分別定量解析

    新庄 莉奈, 大江 史花, 中川 晃希, 村瀬 潤, 浅川 晋, 渡邉 健史

    日本土壌肥料学会2022年度東京大会  2022年9月15日 

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    会議種別:ポスター発表  

  3. エンドファイトBurkholderia vietnamiensis RS1 株によるイネの硝酸態窒素吸収促進効果

    新庄 莉奈, 近藤 始彦

    日本土壌微生物学会2022年度大会  2022年6月18日 

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    会議種別:ポスター発表  

  4. ウェルチップ方式デジタルPCRを用いた水田由来メタン酸化細菌の定量手法の検討

    新庄 莉奈, 大江 史花, 浅川 晋, 渡邉 健史

    第34回日本微生物生態学会  2021年11月1日 

  5. 低メタン排出イネ品種における高活性メタン酸化細菌群の探索

    新庄 莉奈, 大江 史花, Ma Xuping, 福嶋 大智, 梶浦 雅子, 常田 岳志, 橋本 駿, 三井 久幸, 佐藤 修正, 渡邉 健史, 浅川 晋

    日本微生物生態学会第35回大会  2022年11月1日 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

科研費 4

  1. Methylocystis属メタン酸化細菌における一酸化二窒素還元システムの機能解明

    2024年4月 - 2026年3月

    公益財団法人発酵研究所  若手研究者助成 

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    担当区分:研究代表者 

  2. イネ由来メタン酸化微生物コンソーシアムにおける微生物間相互作用の解明

    研究課題/研究課題番号:24K17996  2024年3月 - 2027年3月

    日本学術振興会 科学研究費助成事業  若手研究  若手研究

    新庄 莉奈

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    メタン酸化細菌はメタンを唯一のエネルギー源・炭素源として生育する好気性細菌であり、水田からのメタン発生低減への活用が期待される。本研究では、イネの根圏でメタン酸化細菌と協調的にはたらく従属栄養微生物に着目し、(i) その機能や菌間相互作用についてDual RNA-seq解析及びメタボローム解析を通じて明らかにするとともに、(ii) それらを共同体(コンソーシアム)としてイネに接種することで安定した定着と高いメタン酸化活性を実現し、メタン発生量の低減を目指す。

  3. メタン排出削減とイネ生育促進を目指した微生物コンソーシアムの機能解明

    2021年10月 - 2023年3月

    研究スタート支援 

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    担当区分:研究代表者 

  4. メタン排出削減とイネ生育促進を目指した微生物コンソーシアムの機能解明

    研究課題/研究課題番号:21K20570  2021年8月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

    新庄 莉奈

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2990000円 ( 直接経費:2300000円 、 間接経費:690000円 )

    水田はイネの主要な生産現場である一方、温室効果ガスであるメタンの大きな発生源である。メタン酸化細菌はメタンを唯一のエネルギー源・炭素源として生育する好気性微生物であり水田からのメタン発生低減への活用が期待されるが、農業現場においてメタン酸化細菌の利用には未だ至っていない。本研究ではイネ根圏でメタン酸化細菌と協調的にはたらく従属栄養微生物の機能や相互作用について分離培養やゲノム解析を通じて明らかにするとともに、それらを共同体(コンソーシアム)としてイネに共接種することで安定した定着性を実現し、メタンの排出量削減や窒素など養分獲得の向上を通じたイネの生育促進を目指す。
    本研究では、メタン酸化細菌と共存する従属栄養細菌に着目し、これらの細菌がメタン酸化やイネ生育に与える影響を明らかにすることを目指す。
    イネからメタン酸化細菌と共存する従属栄養細菌を分離し、メタン酸化細菌とin vitroで共培養したところ、5株の分離株でメタン酸化を促進する効果が認められた。一方、メタン酸化細菌と従属栄養細菌分離株(Ancylobacter属)をイネに共接種したところ、イネの生育を促進する傾向は認められたが、根におけるメタン酸化活性やメタン酸化細菌数には影響を与えなかった。イネに対する効果の検証については、異なる菌株の組み合わせを含め、さらなる検証が必要であると考えられた。
    水田からのメタン排出の削減に向けてメタン酸化細菌の活用が期待される一方で、その単離は数例に留まっており、農業現場での応用利用は進んでいない。その要因のひとつとしてメタン酸化細菌の純粋培養の難しさがある。メタン酸化細菌と従属細菌の分離は非常に困難であり、その純化には集積培養や限界希釈法を繰り返し数ヶ月かかることもある。本研究はそのメタン酸化細菌と従属細菌の強固な結びつきを逆手にとり、菌間相互作用の解明、さらにはイネにおけるメタン生成量の削減と生育促進の実現を目指すものである。本研究で得られる成果はメタン酸化細菌の農業分野での安定した実用化に繋がり、農業生産の持続的な発展につながるものと考える。

 

社会貢献活動 2

  1. エンドファイト活用による作物の養分吸収等の向上

    役割:講師

    日本土壌協会  土づくり推進シンポジウム  2022年12月

  2. 田んぼのメタンを減らすには? ーカギ微生物の探索ー

    役割:講師

    Soil in a Bottle プロジェクト事務局  「地球冷却微生物を探せ」参加者特別セミナー  2022年12月