芦岭煤田煤层气相关微生物多样性及其成因研究

• 作 者: 刘亚飞
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 煤层气 微生物群落 稳定同位素比率 高通量测序

煤层气作为一种非常规天然气因其储量丰富及绿色清洁等特点成为能源领域研究的热点，并逐渐改变了世界能源格局。本研究以芦岭煤层气田为研究对象，首先利用同位素示踪技术和Illumina Hiseq高通量测序技术对煤层气稳定同位素比率和产出水的微生物群落结构及理化性质进行了全面的分析，并结合宏基因组技术分析了微生物功能基因和产甲烷代谢途径。其次利用厌氧培养技术对芦岭地区的主要产甲烷类型进行了研究，并结合Illumina Hiseq高通量测序方法，分析培养前后微生物群落结构的变化。得出以下结论:　　(1)煤层气稳定同位素比率揭示，芦岭煤层气为混合成因气，既有热成因气，又有生物成因气。　　(2)扩增子测序发现产出水微生物中古菌丰度高于细菌和真菌，并存在不同类型的产甲烷菌。细菌通过分解大分子物质为产甲烷菌提供可利用的底物参与到产甲烷过程。　　(3)利用宏基因组技术进行物种注释、功能注释和甲烷代谢途径分析，煤层气产出水中包含编码3种产甲烷途径酶类的全部基因，得出芦岭地区同时存在3种产甲烷途径。　　(4)添加不同底物的厌氧培养实验发现，以乙酸盐为底物的实验组大量产生甲烷，证明该地区以乙酸营养型为主的产甲烷类型。专性乙酸营养型产甲烷菌甲烷鬃菌属（Methanosaeta）在未添加底物的产出水中得到富集，进一步印证了该观点。　　(5)高通量测序结果显示，经过厌氧培养后，微生物群落发生明显变化。细菌的优势门从变形菌门(Proteobacteria)变成厚壁菌门(Firmicutes)，古菌中甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）得到富集，真菌经过培养后不再检出。