鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)與東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)沉積物古菌多樣性研究

【摘要】： 為研究鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)沉積物古菌、甲烷厭氧氧化古菌和硫酸鹽還原細(xì)菌的多樣性分布,我們以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建mcrA、dsrAB和古菌16S rRNA基因文庫。對(duì)所獲得的序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn):鄂霍次克海古菌類群主要為Marine Benthic Group D (MBG-D)、Marine Benthic Group B (MBG-B)、Marine Crenarchaeotic Group I(MG- I),另外少量古菌16S rRNA基因序列為Anaerobic Methanotrophs 2c(ANME-2c),主要分布在LV39-25H巖心的表層沉積物中。LV39-40H巖心表層的古菌群落結(jié)構(gòu)與其他六個(gè)層位古菌群落結(jié)構(gòu)相比有著顯著的差異。mcrA基因序列主要為催化甲烷厭氧氧化的古菌ANME-2(c和d簇),在所研究的各個(gè)層位的沉積物中均廣泛分布。少量的ANME-1(a簇)發(fā)現(xiàn)于LV39-40H巖心表層以下的沉積物中。產(chǎn)甲烷古菌數(shù)目不多,集中分布在LV39-25H巖心200cm和LV39-40H巖心180cm的沉積物中。dsrAB基因文庫分析表明硫酸鹽還原細(xì)菌種類豐富,表層沉積物中硫酸鹽還原細(xì)菌多樣性最高。在兩個(gè)巖心所有層位的沉積物中都有一定數(shù)量的克隆屬于DSS簇,它們可能與ANME共生催化甲烷的厭氧氧化作用?？傊?所有數(shù)據(jù)表明在鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)存在著較活躍的甲烷厭氧氧化作用,揭示了參與甲烷厭氧氧化作用的微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。 為研究東海內(nèi)陸架閩浙沿岸泥質(zhì)區(qū)不同深度沉積物中古菌群落垂向分布特征,通過古菌16S rRNA基因文庫共得到473個(gè)有效克隆50個(gè)OTUs (Operational Taxonomic Units)。16S rRNA基因序列系統(tǒng)進(jìn)化和統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)古菌分別歸屬于泉古生菌(Crenarchaeota)和廣古生菌(Euryarchaeota),其中以Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)為主,僅含少量的MBG-B、South African Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)、ANME-3、MG- I和MBG-D。該泥質(zhì)區(qū)沉積物可能存在由ANME-3催化的甲烷厭氧氧化作用,同源序列分析表明其古菌群落分布與周邊環(huán)境有較大聯(lián)系。UniFrac與沉積物環(huán)境因子分析表明該泥質(zhì)區(qū)古菌群落垂向分布與沉積物有機(jī)質(zhì)含量和粒度變化密切相關(guān)。 通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)甲烷厭氧氧化古菌主要為ANME-2和少量的ANME-1,而東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)甲烷厭氧氧化古菌僅為極少量的ANME-3;鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)廣古生菌和泉古生菌數(shù)量各占一半,主要為MBG-D、MBG-B、MG-I。東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)沉積物古菌序列主要為泉古生菌(MCG)。海域類型的不同以及有機(jī)碳含量等環(huán)境因子的差異可能是這兩個(gè)海域古菌群落結(jié)構(gòu)差異的主要原因 【關(guān)鍵詞】：鄂霍次克海天然氣水合物 甲烷厭氧氧化微生物 多樣性 東海內(nèi)陸架 泥質(zhì)區(qū) 古菌 垂向分布
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：P744.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-27
• 第一節(jié) 海洋古菌研究進(jìn)展及研究方法10-21
• 1 海洋古菌的研究進(jìn)展10-17
• 1.1 深海環(huán)境特征10-11
• 1.2 古菌研究意義11-12
• 1.3 海洋古菌的多樣性12-14
• 1.4 海洋古菌研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)14-17
• 2 海洋古菌的研究方法17-21
• 2.1 原位研究17
• 2.2 分離培養(yǎng)法17-18
• 2.3 脂類分子標(biāo)志物研究18
• 2.4 ~(13)C 同位素分析18-19
• 2.5 分子生物學(xué)方法19-21
• 第二節(jié) 甲烷厭氧氧化的意義和國內(nèi)外研究進(jìn)展21-24
• 1 甲烷厭氧氧化的研究意義21-22
• 1.1 甲烷厭氧氧化在調(diào)控甲烷收支平衡和緩解溫室效應(yīng)中的意義21-22
• 1.2 甲烷厭氧氧化在海洋碳、硫循環(huán)中的意義22
• 2 甲烷厭氧氧化的研究進(jìn)展22-24
• 第三節(jié) 鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)與東海內(nèi)陸架環(huán)境特點(diǎn)24-26
• 1 海洋中的冷泉24-25
• 2 鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)環(huán)境特征25-26
• 3 東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)環(huán)境特點(diǎn)26
• 第四節(jié) 本研究的目的和擬解決的科學(xué)問題26-27
• 第二章 材料方法27-38
• 1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備27-29
• 1.1 樣品采集27-28
• 1.2 環(huán)境因子的測(cè)定28
• 1.3 主要儀器28-29
• 1.4 主要培養(yǎng)基29
• 2 實(shí)驗(yàn)方法29-38
• 2.1 基因文庫建立29-34
• 2.2 基因文庫克隆及序列測(cè)定34-35
• 2.3 基因序列的統(tǒng)計(jì)學(xué)及系統(tǒng)進(jìn)化分析35-38
• 第三章 鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)參與甲烷厭氧氧化微生物多樣性研究38-60
• 1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果38-53
• 1.1 樣品環(huán)境因子38
• 1.2 克隆文庫的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析38-46
• 1.3 基因序列及系統(tǒng)進(jìn)化分析46-53
• 2 討論53-58
• 2.1 mcrA 與古菌16S rRNA 基因系統(tǒng)進(jìn)化樹比較分析53-54
• 2.2 甲烷厭氧氧化古菌與硫酸鹽還原細(xì)菌的共生關(guān)系54-55
• 2.3 其他可能與甲烷厭氧氧化作用有關(guān)的古菌55
• 2.4 甲烷厭氧氧化古菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境的關(guān)系55-57
• 2.5 UniFrac 聚類分析57-58
• 3 小結(jié)58-60
• 第四章 東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)沉積物古菌群落垂向分布特征60-68
• 1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-65
• 1.1 樣品環(huán)境因子60
• 1.2 克隆文庫的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析60-62
• 1.3 古菌16S rRNA 基因序列及系統(tǒng)進(jìn)化分析62-65
• 2 討論65-67
• 2.1 基因文庫方法研究微生物多樣性的優(yōu)缺點(diǎn)65-66
• 2.2 東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)古菌在生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用66
• 2.3 東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)古菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境之間的關(guān)系66-67
• 3 小結(jié)67-68
• 第五章 鄂霍次克海天然氣水合物區(qū)與東海內(nèi)陸架古菌群落多樣性比較分析68-71
• 1 甲烷厭氧氧化古菌類群和數(shù)量差別68-69
• 2 古菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差別69
• 3 影響古菌群落差異的主要原因69-71
• 參考文獻(xiàn)71-85
• 致謝85-86
• 個(gè)人簡歷86
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果86-87
• 附錄87-89

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天然氣水合物測(cè)井解釋方法初步研究    周越

臺(tái)西南海域天然氣水合物含量估算及地球化學(xué)特征分析    畢海波

天然氣水合物制備過程中的多相流傳遞研究    王峰博

深水油氣田開發(fā)過程中的天然氣水合物預(yù)測(cè)模型研究    龐群利

凍土區(qū)天然氣水合物熱激法試開采系統(tǒng)及數(shù)值模擬研究    房治強(qiáng)

天然氣水合物鉆探泥漿冷卻系統(tǒng)數(shù)值模擬及應(yīng)用研究    李國圣

祁連山凍土區(qū)天然氣水合物測(cè)井響應(yīng)特征及評(píng)價(jià)    郭星旺

天然氣水合物相平衡研究及其應(yīng)用    胡志興

輸送天然氣水合物的管道及雙流道提升泵流場(chǎng)分析    屈科輝

南海天然氣水合物開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)因素分析    馬文婧