红树林沉积物中的微生物多样性丰富且具有重要的生态学功能和应用价值。但是,现有研究对红树林沉积物中的微生物群落及功能基因的认知还存在若干问题,如研究缺乏系统性和代表性、测序深度不足、筛选到的功能基因应用价值不高等。本研究旨在对红树林沉积物中的微生物群落结构、关键性环境驱动因子和包括琼胶酶基因在内的多糖降解相关的功能基因进行详细的调查,并以琼胶酶为研究目标,通过对筛选得到的琼胶酶基因进行异源表达、纯化和初步改造,从而获得具有应用价值的新型琼胶酶。首先,本文在不同时空维度下对红树林沉积物中5种微生物（细菌、古菌、真菌、固氮微生物和反硝化微生物）的群落结构及其影响因子进行了详细的调查。主成分分析等四种分析结果证明地点和深度作为空间性维度对红树林沉积物中多种微生物的群落结构具有明显的影响,而作为时间性维度的季节却对5种微生物的群落构成均无显著性的影响（ANOSIM,Adonis;p≤0.05）。这证明红树林沉积物中微生物呈现明显的地区性分布和分层性分布,但其中典型微生物的群落结构不会随时间而发生明显变化,即其在不同的时间下呈现出较强的稳定性。此外,通过线性方程拟合等方法,本文确定了影响红树林沉积物中多种微生物群落组成的关键性环境驱动因子,其中沉积物粒径是细菌、古菌、真菌和反硝化细菌的关键性驱动因子,而盐度是固氮微生物的关键性驱动因子。这意味着沉积物粒径和盐度可以通过最大程度地影响微生物群落从而间接参与到红树林的生态功能中来。同时,该群落结构分析结果也为后续功能基因资源的调查提供了基础性数据。其次,本文对红树林沉积物环境总DNA进行超深度测序,对其中微生物所蕴含的多糖降解相关酶基因资源进行调查与分析,同时选定琼胶酶为本部分实验的目的基因,在所获得的数据集中进行注释分析。结果证明,红树林沉积物微生物组中琼胶酶基因资源从丰度、多样性和序列新颖性等方面与其他环境样本相比都具有明显优势。同时,对部分筛选到的琼胶酶进行原核表达的结果表明,红树林沉积物中存在具有良好活性的琼胶酶,此结果为未来琼胶酶相关的工业生产提供了大量的酶基因资源。此外,本部分研究还对琼胶酶中的信号肽进行了预测与统计,结果发现与已发现的424个琼胶酶相比,红树林来源的琼胶酶具有信号肽的比例明显较低,这可能表明琼脂糖在红树林沉积物微生物中的利用是高度协作化的。最后,本研究在测序数据集中拼接出了6个微生物基因组草图,发现其中Cluster4具有琼脂糖及其他多种多糖的降解功能基因,并推测了琼脂糖在其中的代谢途径。该部分内容证明了红树林沉积物微生物作为琼胶酶基因来源的潜力十分巨大,同时筛选得到若干具有应用潜力的琼胶酶基因。最后,本研究对所获得的琼胶酶基因中的agaM1和agaM2两条基因进行表达后的纯化,酶学性质分析结果表明重组琼胶酶rAgaM1稳定性更强、更具应用前景。在随后的实验中,通过PCR对agaM1基因3’端180 bp的序列进行截短并重新表达获得截短的重组琼胶酶AgaM 1（Truncated recombinant AgaM 1,trAgaM1）。以trAgaM1为核心酶工具,本部分研究构建并基于底物利用率和寡糖产量优化了一种生产方法,该方法可以获得聚合度为4至12的多种聚合度的新琼寡糖,同时通过高密度发酵等方式对trAgaM1的表达量进行了优化,将其总酶活产量提高了 842倍。本部分实验一定程度地解决了以往琼胶酶酶解产物的聚合度和多样性较低的问题,也为高聚合度寡糖的生产提供了新的方法。