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【植微講座】臺灣水田土壤甲烷氧化微生物族群結構與活性(國立臺灣大學生物環境系統工程學系 蕭友晉助理教授)

2020-12-14 10:00:00

臺灣水田土壤甲烷氧化微生物族群結構與活性-Activities and compositions of methanotrophs in rice paddy soils in Taiwan

2020年12月10日植微講座邀請到臺大生工系 蕭友晉老師蒞臨演講。蕭友晉老師於本校生工系取得學士及碩士後,赴美於北卡羅來納州立大學攻讀博士,博士期間以計算濕地碳儲存量的計畫開啟了跨足微生物領域的研究旅程。取得博士學位後,蕭老師於中研院擔任博士後研究員,2019年起於臺大擔任助理教授迄今。

蕭老師主要的研究領域為生態系中溫室氣體排放、碳吸存及營養鹽移除的生物化學及物理現象。溫室氣體如二氧化碳、甲烷,能夠吸收輻射轉換成熱能,導致地表溫度上升,造成溫室效應,其中甲烷的熱吸存效率是二氧化碳的25倍,因此被認為是重要的溫室氣體之一。甲烷通常是在厭氧環境下產生,因此水稻田就被認為是甲烷的主要排放源之一。然水田土壤表層中,存在另一群能將甲烷氧化的微生物-嗜甲烷菌,若能應用這些微生物的轉化機制,或能降低甲烷的排放量。因此蕭老師就對此深入研究,發現嗜甲烷菌在土壤中的含量非常低,若直接將土壤DNA進行16S rDNA的高通量定序分析微生物群,可能會無法偵測嗜甲烷菌。為了解決這個問題,蕭老師團隊利用穩定同位素探針技術,以同位素C13標定甲烷,再餵養給水田土壤中的嗜甲烷菌,接著利用「穩定同位素垂直梯度離心法」萃取具有C13的DNA,以進一步分析微生物群的組成。此方法成功將樣本中嗜甲烷菌比例提升至30-40%,且以定序分析族群組成後發現,台灣水田的嗜甲烷菌可能是以Methylocystis為主,另外也在高氧化力的水田發現具有高效能的Type I 嗜甲烷菌,可能是前人研究尚未發現的新物種。而高效能的Type I型嗜甲烷菌,偏好於pH較為酸性且好氧的土壤。反之,較為中性或厭氧環境的土壤則較適合低效能的Type II型嗜甲烷菌。

研究結果描繪出台灣水田嗜甲烷菌的族群樣貌,未來應用可透過棲地營造,營造出適合嗜甲烷菌生存的環境以利其生長,進而達到減少甲烷排放的目的。

蕭老師的研究成果已發表在土壤生物與生物化學(Soil Biology and Biochemistry)期刊:
Phylogenetically distinct methanotrophs modulate methane oxidation in rice paddies across Taiwan