因微生物几乎能参加所有的生物地球化学循环,对微生物多样性进行研究,探讨微生物群落的分布及其变化,有助于加深对生物地球化学循环的认识。本论文对珠江口水体中的细菌丰度、细菌生产力和固碳基因多样性以及辽河口沉积物中的古菌丰度、群落结构进行了详细描述,分析了影响微生物群落变化的环境因素,为进一步了解微生物所介导的地球化学反应提供了理论依据。以2014年8月珠江口海水样品为研究对象,利用平板计数法和流式细胞仪对珠江口表层和垂直海域可培养细菌和细菌总数分布状况进行研究,测定细菌生产力,并结合环境因子进行相关性分析。结果表明:从珠江口到南海北部海域,水平方向上可培养细菌总数变化范围是3.70×102~1.42×103 CFUs/ml,细菌总数变化范围是5.12×105~1.61×106 cells/ml,细菌生产力的变化范围是0.03~0.40 mg/m3/h;垂直方向上,可培养细菌的变化范围是1.08×103~9.00×103 CFUs/ml,细菌生产力变化范围是0.01~0.08 mg/m3/h,其中表层海水中的细菌生产力明显高于底层。与环境因子的相关性分析表明,水平方向上,影响珠江口表层海水细菌总数和细菌生产力的主要因素是温度、盐度、硝酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐(P<0.05);垂直断面水域,影响珠江口可培养细菌总数的主要因素是亚硝酸盐(P<0.05),影响细菌生产力的主要影响因子是温度和盐度(P<0.05)。可见,珠江口表层海水中细菌总数高于可培养细菌总数2~3个数量级,表明该海域表层海水存在大量不可培养细菌;细菌的生命活动在海水表层相较底层更为活跃。为揭示珠江口表层海水中,参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其与环境因子的关系,本研究以卡尔文循环中的关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RubisCO)的Ⅰ、Ⅱ型基因(cbbL,cbbM)作为分子标记,采用illumina Miseq高通量测序技术对海水中的固碳基因多样性进行分析,并结合多元统计分析的方法,探讨了固碳基因多样性与环境因子的关系。结果显示,在珠江口表层海水中,含cbbL固碳基因的细菌类群主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中优势亚群分别是γ-变形菌亚门(45.3%)、蓝细菌(30.9%)和β-变形菌亚门(23.8%);而含cbbM基因的固碳菌群未检测到;近岸的A9站位与其他站位物种组成有一定的差异,异着色菌属(Allochromatium)、硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Thiohalomonas)为其特有菌属;相关性和冗余分析(RDA)结果显示,含cbbL基因的固碳基因丰度与水温(WT)、盐度呈显著负相关(P<0.01),与硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐呈显著正相关(P<0.01)。为揭示辽河口沉积物中古菌丰度和群落结构,本研究以荧光定量和illumina Miseq高通量测序的方法,探讨了辽河口盐度梯度下古菌丰度、群落结构和生态功能的变化。结果表明:在辽河口水域,古菌16S rRNA基因丰度的分布范围是5.1×105~3.8×106copies/g,表明辽河口沉积物中分布大量的古菌类群;古菌丰度与温度和盐度显著正相关(P<0.05),与NO3-和SiO32-显著负相关(P<0.05),表明影响古菌丰度分布的主要因素是温度、盐度、NO3-和SiO32-。辽河口沉积物中,主要古菌类群是奇古菌(Thaumarchaeota,69.43%)和广古菌(Euryarchaeota,28.63%),盐度和温度是影响辽河口古菌群落结构的的主要因素,在辽河口低盐区既进行固氮作用,也进行固碳作用,而在高盐海域主要进行固氮作用;本论文的研究为我们了解珠江口表层海水细菌、细菌生产力和固碳基因多样性以及辽河口沉积物中古菌丰度、群落分布提供了一定理论依据。