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生物多樣性的新發現 ：透過分子、形態對Kumanoa屬新種描述與產PHB 酵母Rhodotorula glutinis在生物材料的研究

為了解決Nonoc的問題，作者艾蕾莎 這樣論述：

不斷增長的人口和工業化對與生物多樣性喪失和人造塑料污染有關的問題產生了許多影響。因此，我們迫切需要加快隱藏生物多樣性的目錄，並使用分子和形態學方法的結合來提出環境可持續的解決方案。本論文將分為兩大研究目的。通過未描述的生物多樣性和新工程酵母生產可生物降解塑料來找出基礎上的突出、發現和解釋生物多樣性和生物材料的現狀。本論文的第 1 章中詳細介紹這些元素，首先介紹分子系統學中的方法來探索描述新物種。並且污染石化塑料污染的水生境可持續性問題，並認為可以通過探索新工程酵母來解決這種環境問題，以更經濟地生產 polyhydroxybutyrate (PHB) 作為可替代石化塑料的可生物降解塑料。在第二

章中，根據分子及形態學觀察的綜合證據，探討新淡水大型藻類的物種為主要工作目的。基於 plasmid rbcL 及 mitochondrial cox1 的分子證據表明，K. taiwanensis 與 K.curvata 和 K. intorta，之相差為 3.7%–3.9% 和 6.6%。並且 K.yuanyangensis 與 K. vittata只相差為 2.9% 和 8.2%。這些遺傳差異超過 Kumanoa 物種邊界之閾值。為了得到這兩個新物種的根據將使用 Automatic Barcode Gap Discovery (ABGD)、Statistical Parsimony Net

work (SPN) 以及 Generalized Mixed Yule-Coalescent (GMYC) 之三種算法物種劃界方法。以形態學上，K. taiwanensis 與 K. intorta ， K. curvata 的區別於果孢子體的輪輻半徑內，分束上有單孢子囊但總絲上沒有，並且沒有雙孢子囊。 Kumanoa yuanyangensis 與K. vittata 可做區分，以規則的分束上而不是在短的、專門的分束上有桶形的螺紋和精囊。在台灣的三個物種中，K. mahlacensis 更接近於 K. taiwanensis。兩者都屬於該屬內最特殊的進化枝及鹼性環境（喀斯特）中發現的。 K

umanoa yuanyangensi 為一種早期分化的物種，與其他台灣物種的區別在於紅褐色和缺乏單孢子囊。並且與台灣的其他屬物種之差異為可見於寒冷和酸性環境當中發現。這項研究擴展了 Kumonoa 的已知多樣性，並通過綜合分類學方法發現生物地理學。根據上列所使用的方法來探討自然中物種的檢測和發現之後，本論文將轉向展示在環境科學中利用新的基因重組酵母獲得進一步的應用。在第 3 章內，將來使用基因重組方法開發了石油基塑料向可生物降解塑料的轉化。 Polyhydroxyalkanoates (PHAs) 是常用的生物可降解聚合物，其成分類似於石化衍生塑料。 Polyhydroxybutyrate

(PHB) 為Polyhydroxyalkanoate (PHAs) 相同，通常通過微生物合成產生的物質。合成生物學工具用於將 PHB 基因（PhaA、PhaB 和 PhaC）轉化為產油酵母（Rhodotorula glutinis）基因組。通過 Western blot 分析的證據候選轉化體中可產生PhaA、PhaB 以及 PhaC。根據結果，R. glutinis #100–29 菌株被選為最佳 PHB 生產候選者。因此與葡萄糖相比，已知粗製甘油是 R. glutinis 培養的合適碳源。在使用 30 g/L 粗甘油的 5 L 發酵罐中可獲得的PHB 濃度、產率和含量分別為 2.87 g/

L、95.53 mg/g 和 62%。據所得到的結果，可當作酵母生產 PHB 的最高產量，因此菌株#100-29 可能是粗甘油的潛在 PHB 生產者。最後（第 4 章），總結從本研究當中可討論的未來方向，以了解及討論對與隱藏的生物多樣性和生物資源的更好方法。在第一個案例研究中，來自不同地區的擴展分類群抽樣和種群遺傳學的結合將為它們的保護提供啟示，並在未來填補其歷史生物地理學的知識空白。使用整合的 R. glutinis 基因組中 (PhaA、PhaB 和 PhaC) 構建的 PHB 生產中，設想使用 Gal 和甘油激酶啟動子以及培養基發酵的修飾可能有助於達到通過減少污染和生產成本提高 PHB

產量。總結，我的工作成果可提供對於加速發現隱藏的生物資源的重要性。以及這些隱藏的生物資源會成為環境問題的解決方案之一。