氨氧化作用是自然生态系统氮循环和氨氮污染防治的关键过程和限速步骤。近年来,随着对氨氧化古细菌(AOA)研究的不断深入,人们已经在多种极端环境(高温温泉、高盐湖泊、深海等)和普通环境(土壤、河流、湖水及其沉积物等)中发现了它的存在。目前,有关AOA的研究主要集中于调查其在某一类生态环境中的分布特征,而对同一区域多种复杂环境中AOA的数量和种类分布研究则相对较少,对不同培养条件下氨氧化菌群的数量变化情况也未作深入研究。本课题将对此内容展开系统研究,并在AOA的分离筛选方面做出探索性尝试。　　通过文献调研和实地考察,确定了以深圳及其周边不同自然生态环境和污水处理系统为研究对象,利用荧光定量PCR技术分析氨氧化古细菌和氨氧化真细菌(AOB)之间的数量关系,采用DGGE技术和克隆文库法研究AOA的群落结构特征。然后采用不同培养条件对原位样品进行富集培养,考察在普通富集培养基和抗生素培养基中氨氧化菌群性能和数量变化情况。最后采用平板分离技术对AOA的分离和纯培养进行探索性尝试,并采用分子生物学技术进行初步鉴定。　　本研究得到主要研究成果如下:　　(1)在土壤、水体及其沉积物等环境中,AOA的amoA基因拷贝数明显多于AOB,二者比例在3.75～14.1之间。在污水处理系统好氧池中,AOA的amoA基因拷贝数则远远小于AOB,前者仅为后者的10-2～10-4。　　(2)DGGE实验结果表明,amoA基因更适合作为AOA表征的标志。生态类型的差异对AOA的种群多样性影响较大,而在同一种生态环境类型中,水体和沉积物类型间的差异对AOA的种群结构影响较小。　　(3)克隆文库法共检测出了13种不同的OTU(分类操作单元)。其中湖水和河水环境中的优势种群都是OTU-1和OTU-2,土壤环境中的优势种群为OTU-9,海洋系统中的优势种群则为OTU-8和OTU-5。生态环境中AOA多样性指数最高的为海洋生态系统,最低的为湖水生态系统。　　(4)富集菌液在较低氨氮、较高溶解氧浓度的培养条件下,对培养基中氨氧的利用率都不超过15％,富集菌液中AOA的数量明显低于AOB。富集菌液在链霉素浓度为25μg/mL的抗生素培养基中培养4周后,菌液中AOA数量明显占优,数量可达AOB的20～30倍。　　(5)利用链霉素分离培养基对环境样品进行长时间的富集培养,从温泉中获得所占比例可达99.9%,种群类型单一的AOA富集菌液。该菌在分类地位上属于Uncultured crenarchaeote,和某高温温泉中检测到的DESP amoA-125基因同源性在99%以上，具有重要的理论研究和应用价值。