祁連山凍土區(qū)天然氣水合物DK-2鉆孔微生物群落結(jié)構(gòu)研究

【摘要】：2009年，我國在青海省祁連山永久凍土區(qū)獲得天然氣水合物樣品，至此躋身陸地天然氣水合物礦藏含量最豐富的國家行列。天然氣水合物作為一種新興能源，其戰(zhàn)略意義重大。在已探明的海洋天然氣水合物環(huán)境中，微生物參與了天然氣水合物甲烷的生成與消耗，為保持全球甲烷含量平衡起到了極為重要的作用。而陸地天然氣水合物與海洋天然氣水合物相比，勘探和開發(fā)的優(yōu)勢明顯。因此，開展凍土帶天然氣水合物微生物學研究則有著極為重要的價值。本研究將以祁連山凍土帶天然氣水合物DK-2鉆孔作為研究對象，在天然氣水合物層附近（約147.80~282.10米處）選取了11件巖心樣品進行分析研究。本研究從微生物與天然氣水合物關(guān)系的角度出發(fā)，以微生物在甲烷生成過程中的作用、微生物在甲烷消耗過程中的作用、天然氣水合物環(huán)境中微生物群落的特征三個方面進行研究，初步描繪出祁連山凍土帶天然氣水合物賦存區(qū)微生物特征，如下： 1.細菌和古菌16S rDNA的檢測結(jié)果顯示，不存在產(chǎn)甲烷菌，說明祁連山永久凍土區(qū)天然氣水合物中甲烷的成因與微生物無關(guān)。 2.好氧甲烷氧化基因pmoA、mmoX、mxaF和厭氧甲烷氧化菌群標志性基因mcrA，以及細菌16S rDNA的檢測結(jié)果顯示，祁連山永久凍土區(qū)天然氣水合物中甲烷的消耗過程不存在傳統(tǒng)的厭氧甲烷氧化和好氧甲烷氧化過程，凍土區(qū)天然氣水合物中甲烷的消耗具有與眾不同的特點。 3.通過對細菌16S rDNA的檢測，共發(fā)現(xiàn)了Actinobacteria、Firmicutes、-Proteobacteria、-Proteobacteria、-Proteobacteria、-Proteobacteria和Bactemides以及Deinococcus-Thermus的八大細菌類群，157種細菌。檢測出的微生物符合高原凍土環(huán)境的特點，呈現(xiàn)微生物的種類隨著地層深度的增加而降低的規(guī)律。 4.對比天然氣水合物層樣品和非水合物樣品可以發(fā)現(xiàn)：（a）歸類為γ變形桿菌亞群的序列，在非天然氣水合物層樣品中的比例要大于在天然氣水合物層樣品中的比例。γ變形桿菌亞群中的寡養(yǎng)單胞菌屬（Stenotrophomonas）和涅瓦河菌屬（Nevskia）只出現(xiàn)于天然氣水合物樣品中，而摩拉氏菌屬（Moraxella）、志賀菌屬（Shigella）和變形菌屬(Proteus)出現(xiàn)于非天然氣水合物層樣品中。（b）非水合物層的樣品中都含有放線菌菌門中的節(jié)桿菌屬（Arthrobacter），而在水合物層樣品中僅有DK2-25出現(xiàn)了Arthrobacter。 【關(guān)鍵詞】：凍土 天然氣水合物 微生物群落結(jié)構(gòu) -Proteobacteria Arthrobacter
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P618.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 前言13-22
• 1.1 天然氣水合物13-14
• 1.1.1 凍土帶天然氣水合物介紹13-14
• 1.1.2 凍土帶天然氣水合物發(fā)現(xiàn)地環(huán)境介紹14
• 1.2 微生物14-16
• 1.2.1 地下微生物15
• 1.2.2 海洋微生物15-16
• 1.2.3 微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用16
• 1.3 微生物與天然氣水合物16-18
• 1.3.1 微生物對甲烷生成的作用17
• 1.3.2 微生物對甲烷消耗的作用17-18
• 1.3.3 天然氣水合物賦存區(qū)微生物特征18
• 1.3.4 微生物勘探18
• 1.4 環(huán)境微生物學研究方法18-20
• 1.5 研究內(nèi)容20-22
• 第二章 DK-2 鉆孔巖心樣品采集22-28
• 2.1 引言22-23
• 2.2 材料與方法23
• 2.2.1 巖心樣品采集工具及設(shè)備23
• 2.2.2 巖心樣品采集方法23
• 2.3 結(jié)果23-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 樣品處理及 DNA 提取28-36
• 3.1 引言28-29
• 3.2 材料與方法29-34
• 3.2.1 實驗材料和儀器29-30
• 3.2.2 實驗方法30-34
• 3.3 結(jié)果34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第四章 PCR 擴增以及克隆測序36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 材料與方法36-41
• 4.2.1 實驗材料與儀器36-38
• 4.2.2 實驗方法38-41
• 4.3 結(jié)果41-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 系統(tǒng)發(fā)育分析54-63
• 5.1 引言54
• 5.2 系統(tǒng)發(fā)育樹的建立54-55
• 5.2.1 建立系統(tǒng)發(fā)育樹的軟件54
• 5.2.2 建立系統(tǒng)發(fā)育樹的方法54-55
• 5.3 系統(tǒng)發(fā)育分析55-61
• 5.3.1 細菌 16S rDNA 系統(tǒng)發(fā)育樹55
• 5.3.2 細菌 16S rDNA 系統(tǒng)發(fā)育分析55-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第六章 結(jié)果討論與展望63-70
• 6.1 祁連山凍土區(qū)地下微生物群落多樣性分析63-66
• 6.2 微生物與凍土區(qū)天然氣水合物關(guān)系的討論66-68
• 6.3 展望68-70
• 參考文獻70-76
• 附錄76-87
• 致謝87-88
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文88-89
• 作者和導師簡介89-90
• 碩士研究生學位論文答辯委員會決議書90-91

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