自从上一个小冰期结束（1858年左右）以来的气候变暖导致了冰川融化,冰川退缩暴露出来的区域被称为冰川前缘,是生态演替研究的一个重要领域。北极地区的气候变化比整个地球的气候变化快得多,这种现象被称为北极放大作用。在世界范围内不同的生态系统中,泥炭地和多年冻土备受关注,因为如果有机物积累或保存的气候条件不利,可能会向大气释放大量的碳而导致严重的温室效应。冰川融化形成的径流汇聚到海洋中也可能对海平面上升、海洋微生物群落结构产生影响。本研究的目的是了解北极冰川前缘不同时期暴露的土壤中微生物群落结构和功能的演替规律,通过纯培养技术从北极获得大量的微生物资源及潜在新分类单元。Austre Lovénbreen冰川（简称A冰川）位于北极挪威斯瓦尔巴德群岛,该冰川在1948-2013年的年平均冰川退缩速度为16.7±0.3米。本研究土壤样品于2017年9月采自A冰川前缘区域中的植被样方中,分别位于1990年和1936年冰缘线、小冰期结束时的冰缘线附近,以及2000年内未被冰川覆盖的区域,编号分别为D6、D7、D8和D9。通过磷脂脂肪酸（PLFA）方法和多样性测序,分析了 A冰川前缘四个不同暴露时期的样方土壤中的微生物生物量和微生物群落组成情况。发现随着演替时间增加,样方中微生物生物量依次增加。不论是PLFA还是多样性测序,都表明各样方之间的微生物群落结构存在明显差异。基于PLFA的微生物群落组成研究发现,细菌是主导类群,其次是真菌;革兰氏阳性菌、放线菌在6号中未检测到,在7、8、9依次递增,7号中共生真菌相对含量最高。通过多样性和宏基因组测序对冰川前缘中的微生物群落结构进行检测分析。结果显示A冰川前缘的优势细菌门均为变形菌门、酸杆菌门、蓝细菌门、放线菌门和拟杆菌门;优势真菌门为子囊菌门、担子菌门和接合菌门;优势古菌门为广古菌门和奇古菌门。而且,冰川前缘暴露早期细菌以变形菌门、蓝细菌门、拟杆菌门为主要类群到演替后期以变形菌门、酸杆菌门、放线菌门为主要类群;真菌从演替早期的子囊菌门和接合菌门（或球囊菌门）为主到演替后期以子囊菌门和担子菌门为主要类群;古菌从演替早期以广古菌门为主要类群到演替后期以广古菌门和奇古菌门为主要类群。多样性测序结果和宏基因组测序结果所反映的菌群结构和演替规律大致相同,但是也有差异,这可能源于多样性测序中的扩增策略、宏基因组的数据库对功能基因的物种注释不够全面、基因的拷贝数等原因。热图聚类分析和主成分分析表明4个样方的土壤元素和环境因子具有明显差异。通过对土壤元素和环境因子与微生物群落的相关性分析发现,细菌群落结构主要受元素Si、P、含水量和植物覆盖度的显著影响。真菌群落结构主要受元素Si、P、Cr、含水量和植物覆盖度的显著影响,其中植物覆盖度的影响达到极显著水平,表明真菌和植物的密切关系。古菌群落结构主要受元素Si、P、K、总碳、硝态氮和pH的显著影响。通过宏基因组测序对碳、氮、硫循环中的不同过程的关键基因进行分析,发现在碳循环中最主要的过程是有氧呼吸（38.72%）和一氧化碳氧化（33.02%）,推测冰川前缘微生物主要通过有氧呼吸获得能量,同时可以对空气中的一氧化碳进行氧化获得能量。在氮循环中最主要的过程是氮同化过程（53.12%）,其次为氮矿化过程（25.98%）,表明A冰川前缘土壤中氮的来源主要是氮矿化。在硫循环中最主要的过程是硫矿化（63.60%）和同化硫酸盐还原（38.26%）,有机硫矿化是土壤中重要的硫酸盐提供过程,对解除A冰川前缘硫酸盐限制具有重要作用。碳、氮、硫循环过程在各样方中存在一定的变化规律:微生物群落早期主要通过有氧固碳和氮同化获得碳源和氮源、通过有氧呼吸和发酵作用获得能源;但是,随着演替这些功能呈下降趋势,而硝酸盐还原为铵（DNRA）的过程和CO氧化的过程却逐步增加,为生态环境提供氮源和碳源。未被冰川覆盖过的成熟土壤与被冰川覆盖过,处于演替过程中的土壤明显不同,其厌氧固碳、DNRA和多硫化物还原过程都较少。对采自冰川所在北极王湾的三个海洋沉积物样品进行可培养细菌研究。通过平板划线的方式对细菌进行分离纯化,从3个沉积物样品中一共分离得到157株细菌,可培养细菌数量在1.16×104-1.24×105 CFU g-1土壤之间,16S rRNA序列比对表明它们属于4个门,分别是变形菌门（51.6%）、拟杆菌门（26.1%）、放线菌门（21.0%）和厚壁菌门（1.3%）。对其中一株潜在新分类单元进行多相分类学鉴定,从表型特征、生理生化特征和遗传学特征等多个方面,对这株细菌进行了系统性的鉴定,确定了其系统发育地位,并根据菌株的分离地对其进行了命名,将其定为Roseovarius属的一个新种:Roseovariusarcticus MK6-18T（=CCTCC AB 2018219T=KCTC 72187T）。目前,菌株 MK6-18T 的研究结果已合格发表,对细菌的命名获得国际认可。