石油是当今社会最为重要的能源物质和化工原料,在石油开采、运输、储存和加工的各个环节都不可避免的产生泄漏。石油多种成分中的芳香烃类化合物具有很强的生物毒性,如何将其从环境中消除显得格外重要。生物降解修复技术被认为是目前所有石油有机污染物去除手段中最为经济、安全和有效手段。石油泄漏到生态环境当中后,会对环境微生物群落结构造成影响。因此研究石油自然降解过程中环境微生物菌群结构,功能基因以及代谢途径随时间的变化规律,对筛选有机物污染物降解菌株,寻找污染程度特征性靶标功能基因,实施生物修复具有理论研究的意义。本文以不同石油污染年限的土壤为研究对象,采用克隆文库研究不同样本中芳香烃双加氧酶基因类型及其随时间变化的规律;16S rRNA扩增子测序分析石油污染土壤和背景土壤本中细菌群落变化;宏基因组测序技术研究石油污染对土壤宏基因组变化的影响,探讨石油污染对土壤菌群结构及宏基因组随时间变化的规律。通过研究获得以下结果:(1)采用实验筛选获得的的nid巢式引物组扩增准东油田石油污染土壤中芳香烃双加氧酶基因,构建克隆文库,获得5类芳香烃双加氧酶基因:(1)邻苯二甲酸双加氧酶基因;(2)芳香加氧酶基因;(3)萘双加氧酶基因;(4)多环芳烃环双加氧酶基因;(5)苯甲酸双加氧酶基因。随着污染时间增加,样本中基因类型数增加,多环芳烃环双加氧酶基因丰度降低,苯甲酸和萘双加氧酶基因丰度增加。(2)通过16S rRNA扩增子测序分析发现,放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)是准东油田土壤当中的优势菌门。通过非度量多维标定分析(Non-Metric Multi-Dimensional Scaling,NMDS)发现,石油污染1年土壤与背景土壤中微生物群落结构相似,随着污染时间增加,污染土壤菌群结构差异增大,污染5年的土壤中微生物群落形成独特类群,但又明显区别于背景样本,说明污染物修复并未完成,污染物没有完全降解。(3)宏基因组测结果表明,随着石油污染时间的增加,物种数目、基因数目和代谢途径数目均增加。得到的14条石油有机污染物降解通路中,除多环芳烃降解途径基因丰度随污染时间增加而降低外,大多数低分子量芳香烃化合物降解途径(如苯甲酸降解途径)代谢相关基因丰度随污染时间增加而增加,说明石油污染5年的土壤中,能利用芳香烃类化合物的微生物群落、功能基因具有极大的丰富度。RNA加工修正和细胞骨架功能基因丰度随污染时间增加而减少,碳水化合物运输代谢和真核生物细胞外结构功能基因丰度随石油污染时间增加而增加,其余20类COG功能基因丰度在降解5年时均不同程度增加。本文以不同石油污染年限土壤为研究对象,研究污染土壤芳香烃双加氧酶基因,微生物菌群结构以及宏基因组随时间变化的规律。实验的结果均表明,随石油污染时间的延长,微生物多样性、基因数和代谢途径数均有所增加。并且污染土壤中的微生物群落会随着底物谱的变化形成独特的群落结构。微生物降解利用石油中有机污染物作为碳源物质,减轻污染物对其自身的毒害作用,降解过程所获降解产物被用来合成供给自身生长繁殖所必须的碳水化合物,并提供能量。