海洋微生物在海洋生物化学循环中发挥重要作用。作为世界第三大洋，印度洋表层的微生物群落特征自然引起研究者的高度兴趣。许多生物技术诸如分子生物学、16S rRNA测序、宏基因组等都已经成功地应用于这方面的研究，不过人们对印度洋表层微生物的生物功能特征仍缺乏了解。宏蛋白质组学是通过分析环境微生物群落的蛋白质组，进而发掘其功能特征的新型研究方法。在本研究中试图采用宏蛋白质组方法，从全局把握印度洋海区浮游细菌的蛋白质组，抽象总结印度洋表层浮游细菌的菌群结构和功能，进一步探究该海域中表层浮游细菌适应寡营养环境的分子机制。　　本研究样本采自于印度洋11个站位，微生物群落样本中的蛋白质经过分离提取后，被胰蛋白质酶完全消化，所产生的肽段送入LC-MS/MS予以鉴定。基于GOS公共数据库实行两轮预搜索，利用原始谱图对数据库进行过滤，然后优化成为最终数据库，并据此利用MaxQuant开展质谱信号的肽段/蛋白质的搜索、鉴定、定量。运用MEGAN对细菌蛋白质进行物种注释，进一步利用BLAST将优势物种的亚型进行界定，而COG和Pfam等数据库则用于蛋白质的功能注释。利用多元统计的方法结合环境因子数据对物种与环境相关性进行分析，并通过CoNet完成微生物群落的网络互作。　　各个样本中所鉴定的蛋白质数目波动较大，6500～8100不等，但是在大部分样本中将近90％的蛋白质均含有物种信息，α-变形菌和蓝细菌是两类含量最高的细菌门类。利用COG注释发现，大约74％的蛋白质可对应相关的功能信息，其主要为转运蛋白、分子伴侣蛋白以及参与核糖体合成相关蛋白。定量分析表明，转运蛋白的丰度最高，提示印度洋表层浮游细菌具有高度发达的膜转运系统，有效利用不同的营养底物，以维持其在恶劣的寡营养环境中的正常生长。　　从海洋地球化学的数据来看，采样的印度洋海域属于寡营养环境。将宏蛋白质组与环境因子结合起来进行RDA分析，发现温度是影响微生物种群分布的主要驱动因素;同时，也提示浮游细菌群落适应该海域生存环境的能力在于它们具备了一些耐受寡营养的代谢通路。从宏蛋白质组数据所蕴含的物种、功能、代谢通路信息来看，11个样本之间的总体差异不大，但是浮游细菌优势物种如原绿球藻和SAR11的亚型在各采样海区之间存在差异。这反映印度洋表层浮游细菌整体相对稳定，亚型之间的相互协调能够维持海洋表层细菌群落的功能稳定性和适应性。将印度洋与西太平洋的表层浮游细菌群落做比较分析，可见这两个寡营养海区的物种分布具有各自特征，说明营养条件并不决定不同浮游细菌生成。微生物网络互作分析表明，印度洋表层浮游细菌之间存在紧密的联系。　　本研究从宏蛋白质组学数据出发，采用生物信息与多组学数据相结合的分析策略，获得了印度洋表层浮游细菌的生物分子综合分布图，从群落整体功能分子的角度提出了印度洋表层浮游细菌可能的环境适应性机制。本研究也表明，宏蛋白质组信息对于海洋分子生态学研究是极具建设性的。