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以多體學方法揭示水生生態系統中微生物群落與其功能之變動關係

為了解決Coleman 3025 Amazon的問題，作者斯提吉 這樣論述：

地球上存在著非常多樣的生物，其中微生物佔最大的比例。儘管目前仍有約99%的微生物無法在實驗室的環境中培養，但它們控制著地球上每個生態系統中的生地化循環 (biogeochemical cycles) 。因此，了解微生物的多樣性，分佈，功能以及描述它們與生態系統的關係就變得很重要。在過去的三十年中，非傳統培養方法，諸如高通量測序方法（16S核糖核酸基因擴增子定序，全基因組，單細胞定序）等，徹底改變了我們對微生物多樣性以及微生物生態學的了解。本論文共分六章，主要是結合多組學方法 (multi-omics approaches)來做生物資訊分析，進而描述海洋（珊瑚礁）和淡水（湖泊）生態系統中細菌

群落的分佈，功能以及它們的相互作用關係。第一章為介紹當前多體學研究背景知識以及對水生微生物生態學中的應用，特別著重於不同生態系統中的細菌群落功能關係 (community functional relationships)。第二章描述從海洋珊瑚(Aropora sp.)中分離到的一種新的內生桿菌物種 (Endozoicomonas) 的全基因體，揭示了這種廣泛分佈在不同的海洋無脊椎動物中的細菌屬 (genus) 的多樣性。再者，第三章是描述開創性地發現內生桿菌在珊瑚硫循環中的作用以及如何幫助珊瑚減輕環境壓力。從全基因體與功能性分析的證據中顯示內生桿菌 (Endozoicomonas acrop

orae) 具有能夠降解氣候冷化氣體先驅物二甲基巰基丙酸 (dimethylsulfoniopropionate) 產生氣候冷化氣體二甲基硫 (dimethylsulfide)。第四章比較台灣兩個亞高山湖泊鴛鴦湖和翠峰湖的表水與空氣中的細菌群落組成，結果顯示兩個不同營養程度(trophic state)的湖泊具有各自獨立的細菌群落，隨時間的改變細菌群落不具有顯著的變化。但空氣中的細菌群落是多樣性高並且具有時空變化。第五章則藉由超過八週的移地實驗 (reciprocal-transplant experiment) 研究「功能性冗餘假說」(functional redundancy)。利用多體學

的分析方法發現水生微生物群系的部分功能冗餘 (partial functional redundancy)中解析程度是影響描繪群落功能關係的主要因素之一 (resolution dependency)。最後，第六章則將每個章節做的簡短總結並闡述水生微生物生態學領域中未來的研究方向與展望。