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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 理學院
  3. 海洋研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/54971
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor王珮玲
dc.contributor.authorPin-Chen Liuen
dc.contributor.author劉品辰zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T03:43:04Z-
dc.date.available2017-03-13
dc.date.copyright2015-03-13
dc.date.issued2015
dc.date.submitted2015-02-10
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/54971-
dc.description.abstract過去研究已指出海水中存在著能夠代謝甲烷或甲醇的微生物,調控著甲烷、甲醇或其他甲基物質在海水中的變動,進而影響海域環境中的碳循環,然而現今對於這些微生物族群的相關研究仍有諸多未明之處,因此本研究選擇台灣西南海域 MV1、MV2、MV5 以及 MV12 泥火山和四方圈合冷泉區作為研究區域,分析其海水中甲烷濃度變化,並利用富化培養和穩定同位素標定 (Stable-isotope Probing, SIP) 探究海水中是否存在甲烷氧化菌 (methanotrophs) 或甲基氧化菌 (methylotrophs) 族群。
海水中溶解甲烷的分析結果顯示在多數海底泥火山的底層水均可測得較高濃度的甲烷,其中又以 MV12 泥火山供應甲烷的情形最劇烈,四方圈合冷泉區具有明顯的冷泉生態系統,底層水之甲烷濃度不高,這些由底層逸出的甲烷最終至表層大多已降為表層海水的背景值,顯見海洋中存在著機制進行甲烷的消耗,大幅降低了海洋輸送至大氣的甲烷逸散量。
選自 MV12 泥火山和四方圈合 TTC61 站位的底層水或中層水,以添加 13C 標定或未標定甲烷或甲醇進行富化培養,培養期間持續對樣本的代謝反應做監測,結果顯示添加甲烷之 TTC61 站位底層水培養的甲烷濃度有顯著下降,應為甲烷氧化菌消耗甲烷所致,而添加甲醇之培養所有樣本的二氧化碳濃度均顯著上升,推測是培養樣本中能夠代謝甲醇的甲基氧化菌或甲烷氧化菌所釋出。藉由 SIP 追蹤並分離出使用甲烷或甲醇之微生物的 DNA,再透過 16S rDNA 選殖基因庫的建立來檢視微生物族群結構,發現主要是由 methylotrophic group 和 Methylophaga sp. 所組成。使用甲烷而被 13C 標定的 DNA,透過即時定量聚合酶鏈鎖反應 (quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR) 可驗證其具有大量屬於甲烷氧化菌的功能性基因 (pmoA)。利用 pmoA 和 mxaF 功能性基因建立選殖基因庫,可進一步確認使用甲烷而被 13C 標定之 DNA 與 Type I 甲烷氧化菌 Methylobacter sp.、Methylovulum sp. 和 Methylomonas sp. 有 72 至 80 % 的相似度;使用甲醇而被 13C 標定之 DNA 與 Methylophaga sp. 有 82 % 以上的相似度,與 Type I 甲烷氧化菌 Methylomonas sp. 和 Methylobacter sp. 也有 88 % 以上的相似度。
zh_TW
dc.description.abstractMethanotrophs and methylotrophs can utilize methane, methanol or a variety of single carbon compounds as their sole carbon and energy source. They have been found in seawater and play an essential role in carbon cycling, but the details are still less clear. This study investigated methane concentrations in water column above submarine mud volcanoes (MV1, MV2, MV5, MV12) and cold seeps (the Four Way Closure Ridge) offshore southwestern Taiwan and applied cultivation and stable-isotope probing (SIP) to examine the identity of methanotrophys and methylotrophys in these environments.
Higher methane concentrations were detected in the bottom water of most submarine mud volcanoes, while MV12 was the most active one during sampling periods. Chemosynthetic communities (shells or mussels) and authigenic minerals are widely observed on the seafloor around the Four Way Closure Ridge, although the methane concentration is low in the bottom water. Because the methane concentration in surface water is closed to background, a certain machanism should be responsible for methane consumption in seawater.
Several water samples from MV12 and Four Way Closure Ridge were incubated with additions of normal or 13C-labelled methane or methanol. All incubations with methanol addition showed CO2 increase in headspace, which may infer the growth of methanol oxidizer. CH4 decrease in headspace was only observed in one sample, indicating possible growth of methanotrophs. On the basis of SIP, 13C-DNA was separated from the unlabelled DNA for further examination. The 16S rDNA sequence of 13C-DNA fractions were closely related to the sequence of methylotrophic group and Methylophaga sp. Quantitative real-time PCR assays for the pmoA gene showed highest abundance in 13C-DNA fractions. The pmoA gene of 13C-DNA fractions were closed to that of Type I methanotrophs (similarity of 72-80 %) and the mxaF gene of 13C-DNA fractions was related to that of Type I methanotrophs (similarity > 82 %) and Methylophaga sp. (similarity > 88 %).
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T03:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015
en
dc.description.tableofcontents誌謝 II
摘要 III
Abstract IV
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1. 研究動機 1
1.2. 甲基氧化菌 2
1.3. 甲烷氧化菌 4
1.3.1 好氧性甲烷氧化菌 4
1.3.2 厭氧性甲烷氧化菌 6
1.4. 海洋中甲烷的釋出管道 7
1.5. 海洋中甲醇的釋出機制 9
1.6. 分子生物技術於環境微生物上應用 10
1.7. 穩定同位素標定 10
1.8. 研究題材與目的 12
第二章 研究材料與方法 15
2.1. 採樣地點與方法 15
2.2. 氣體濃度分析 16
2.2.1 海水中甲烷氣體濃度分析 16
2.2.2 大氣中甲烷氣體濃度分析 17
2.3. 微生物富化培養 17
2.3.1 甲烷氧化菌和甲基氧化菌之富化培養 17
2.3.2 甲烷氧化菌和甲基氧化菌代謝反應監測 18
2.4. 樣本 DNA 萃取與 SIP 分離 DNA 18
2.4.1 樣本 DNA 萃取 18
2.4.2 超高速離心分離被標定 DNA 19
2.4.3 DNA 總量估算 20
2.5. 建立 16S rDNA clone library 進行菌種族群結構分析 21
2.5.1 聚合酶連鎖反應 21
2.5.2 聚合酶連鎖反應產物純化 22
2.5.3 接合作用和轉型作用 22
2.5.4 以菌落為模板進行聚合酶連鎖反應 23
2.5.5 限制性片段長度多型性分析 23
2.5.6 定序分析與 16S rDNA clone library 比對分析 23
2.6. 甲烷氧化菌和甲基氧化菌族群之定量分析 24
2.7. pmoA 和 mxaF clone library 建立與比對分析 25
第三章 分析結果 32
3.1. 海水中甲烷濃度 32
3.1.1 冷泉系統區之海水中溶解甲烷濃度 32
3.1.2 海底泥火山區之海水中溶解甲烷濃度 33
3.2. 大氣中甲烷濃度 43
3.3. 菌種富化培養監測 45
3.3.1 冷泉系統區之菌種富化培養 45
3.3.2 海底泥火山區之菌種富化培養 45
3.3.3 SIP 富化培養之 DNA 分離 54
3.4. 菌種族群結構分析 60
3.4.1 原始海水樣本之菌種分析 60
3.4.2 添加甲醇富化培養樣本之菌種分析 65
3.4.3 經 SIP 分離之菌種分析 68
3.5. 利用 pmoA 和 mxaF 功能性基因偵測甲烷氧化菌和甲基氧化菌族群豐度 74
3.6. 甲烷氧化菌和甲基氧化菌族群結構分析 76
第四章 討論 79
4.1. 台灣西南海域海水中甲烷濃度整體變化趨勢 79
4.1.1 微生物族群對海洋環境中甲烷的影響力 80
4.1.2 其他因素對海洋環境中甲烷的影響力 81
4.2. 分子生物學分析證據 89
4.2.1 以 16S rDNA、pmoA 和 mxaF clone library 檢視 SIP 成效 89
4.2.2 SIP 分析之優勢 91
4.2.3 以 SIP 分析樣本之菌種交叉餵食情形 94
第五章 結論 96
參考文獻 97
附錄 117
dc.language.isozh-TW
dc.subject穩定同位素標定zh_TW
dc.subject甲烷zh_TW
dc.subject甲醇zh_TW
dc.subject甲烷氧化菌zh_TW
dc.subject甲基氧化菌zh_TW
dc.subjectmethaneen
dc.subjectStable-isotope Probingen
dc.subjectmethylotrophen
dc.subjectmethanotrophen
dc.subjectmethanolen
dc.title利用穩定同位素標定研究台灣西南海域甲烷氧化菌和甲基氧化菌zh_TW
dc.titleStable-isotope Probing of Methanotrophs and Methylotrophs Offshore Southwestern Taiwanen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear103-1
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee林立虹,蘇志杰,林玉詩
dc.subject.keyword甲烷,甲醇,甲烷氧化菌,甲基氧化菌,穩定同位素標定,zh_TW
dc.subject.keywordmethane,methanol,methanotroph,methylotroph,Stable-isotope Probing,en
dc.relation.page126
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2015-02-11
dc.contributor.author-college理學院zh_TW
dc.contributor.author-dept海洋研究所zh_TW
顯示於系所單位:海洋研究所

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