A Comprehensive Survey of Metagenomes in the North-Western Pacific
Ocean and Its Application on Detection of Ecological Function and
Role of Mixotrophs (2022-2024)
海洋微生物基因資源被聯合國海洋科學十年(Decade of Ocean Science, 2021- 2030) 視為最重要的海洋經濟和服務資源，也是台灣未來促進深度和精準海洋生態 研究之重要基礎。雖然微生物是整個海洋生態營養鹽循環和能量鏈的核心，但在台 灣長期海洋測線監測中，微生物組成和遺傳基礎資料是最為匱乏，彌補這部分資料 對台灣海洋生態研究是當務之急。基於「海洋微生物總體基因體(多源基因體) 和應 用於生態功能研究」為本專案計畫之關鍵目標，根據這個目標，本計畫規劃 結合 最新高通量定序技術和生物資訊技術，進行全面台灣周邊海域有光層微生物多源基 因體的調查，建構首批臺灣海洋基因庫資料 (Taiwan Ocean Gene, TOG)，同時為 了應用多源基因體資源來研究海洋微生物生態功能和角色，我們針對一項 海洋生 態學最熱點問題:混營微生物的自身營養轉換機制和對於海洋營養鹽循環 與微生物 環的影響。由於混營微生物兼具自營和異營能力，造成目前生態模式急需修正，但是現今對混營微生物種類組成和生態功能所知甚少，因此利用多源基因體和衍生技術，配合生理、生化和分生方法，可以突破目前困境。本計畫將建立可操作的混營 微生物系統，使用上述基因體資料和相關多體技術，解開台灣海 域優勢混營物種 的營養模式的轉變機制，進一步在船上進行現場實驗研究，驗證 混營物種在不同 環境背景下之生態功能，同時建立專一指標基因作為混營微生物 營養轉換的新偵 測方法。總言之，本計畫目標分別為(一)西北太平洋台灣海域 有光層微生物組成和 其多源基因體;(二)混營物種之基因體及其如何利用營養 模式來適應環境變化; (三 )海洋實地調查台灣周邊海域混營微生物的生態功 能及角色; (四)台灣海域有光層微 生物基因庫建構和全球資料之比較分析。 本計畫預期的成果為建立首批 20 Terabyte 的 TOG 資料、建構超過 1000 個台灣海 洋微生物基因體組、建立生物資 訊分析流程、發展可操作本土混營物種研究系統、 驗證現場混營營養轉換機制、 設計偵測混營營養轉換基因分子探針等。本計畫為 一先鋒、具挑戰性計劃，將對 台灣海洋生物多樣性和生態研究踏出嶄新且重要的一步，在基因資源開放後，除了 提升台灣內部研究質量，也可建立與世界研究連結並增進台灣海洋科研能見度。