台灣東部雷公火泥火山之 微生物對於砷的氧化還原作用分析

Use the microbial in the Lei-Gong-Huo Mud Volcano of Eastern Taiwan to Analyze Redox in Arsenic

蔡智仁(Chih-Jen Tsai)

指導教授 ： 陳建易

國立中正大學/理學院/地球與環境科學系應用地球物理與環境科學研究所/碩士(2013年)

摘要

泥火山是台灣珍貴的地質地形，其中在台灣東部雷公火泥火山中，其前人的研究文獻之數量相當稀少，因此必須為此地區做菌種保留。
藉由化學分析部分，了解雷公火泥火山的地質環境、水質品質、陰離子和微量元素的含量，而分析結果顯示，此地區的為鹹性水質，其水質鹽度較高，提供了一個讓微生物成長的良好環境，主要的微生物族群，可能以嗜中性微生物為主，而此地區的砷含量偏高，其氯離子濃度也異常偏高。
藉由SRB培養基所培養的菌株，利用16S rRNA之基因序列，進行聚合酵素連鎖反應(PCR) 、膠電泳實驗以及DNA之定序動作，來初步確認雷公火泥火山所培養的菌株的品種，其中有成功培養出Vibrio furnissii (NCBI：KC884610)、Shewanella haliotis (NCBI：FN997635)、Pseudomonas oryzihabitans (NCBI：JX082200)之品種，接著進行菌種之生長速率與砷濃度的關係分析，確認菌種降低砷濃度的能力，並且藉由轉換砷之目標基因(arrA、arsB、arsC、aoxB)，來證實菌種之生長速率與砷濃度的關係分析實驗，再利用最小抑菌濃度，來了解各個菌株容忍砷濃度的能力。

關鍵字

16S rRNA ； 砷 ； 泥火山 ； arsB

並列摘要

Mud volcano in Taiwan is valuable geological terrain. In this study I investigated the water chemistry and geomicrobiology for Lei-Gong-Huo volcano of eastern Taiwan. By chemical analysis for Lei-Gong-Huo mud volcano geological environment, water, anions and trace elements analysis showed that this region is alkaline water that contains higher salinity which might provide a suitable environment for microbial growth. Microbial analysis revealed that there are mainly microbial populations of neutrophilic microorganisms. Also there are high levels of arsenic in this region with unusually high concentration of chloride ions. The use of the 16S rRNA gene sequences showed that cultured species were Vibrio furnissii (NCBI: KC884610), Shewanella haliotis (NCBI: FN997635), Pseudomonas oryzihabitans (NCBI: JX082200) respectively. The bacterial growth in arsenic concentration analysis confirmed bacteria could reduce arsenic. Moreover, the target genes for converting arsenic were arsB which confirm the relationship between the concentration of arsenic and the bacterial growth. The minimum inhibitory concentration demonstrated the tolerate arsenic concentration capability of different strains.

並列關鍵字

16S rRNA ； Arsenic ； Mud volcano ； arsB

參考文獻

王鑫. (1986). 泥火山地景保留區調查報告. 行政院農業委員會.

張永欣. (2011). 台灣東部雷公火泥火山之微生物甲烷循環. 國立臺灣大學理學院地質科學系兼暨研究所碩士論文, 101.

劉家全. (2011). 台灣西南部泥火山泥漿及液體之生物地球化學特性及過程. 國立成功大學地球科學研究所博士論文, 137.

Barber, A., Tjokrosapoetro, S., Charlton, T. (1986). Mud volcanoes, shale diapirs, wrench faults, and melanges in accretionary complexes, eastern Indonesia. Am. Assoc. Pet. Geol., Bull.;(United States), 70(11).

Chiou, H.-Y., Chiou, S.-T., Hsu, Y.-H., Chou, Y.-L., Tseng, C.-H., Wei, M.-L., Chen, C.-J. (2001). Incidence of transitional cell carcinoma and arsenic in drinking water: a follow-up study of 8,102 residents in an arseniasis-endemic area in northeastern Taiwan. American Journal of Epidemiology, 153(5), 411-418.