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本论文选用原油和代表性烷烃-正十六烷烃作为碳源，采用传统的Hungate厌氧操作技术，在15℃低温条件下进行产甲烷富集培养；应用生物地球化学的方法（气相色谱、液相色谱和气质联用仪）监测石油烃的降解与甲烷产生过程；同时采用T-RFLP技术和16S rRNA基因克隆文库技术检测富集培养过程中古菌和细菌的群落结构变化趋势，并结合荧光定量qPCR技术和454高通量测序技术揭示产甲烷条件下厌氧烃降解可能的关键微生物类群；最后采用蛋白质组学技术分析可能参与厌氧烃降解产甲烷过程的相关蛋白。取得主要研究成果如下：（1）发现15℃厌氧烃降解产甲烷富集物既能够降解单一烷烃正十六烷烃（200ul）也能够降解复杂化合物原油（1g），甲烷产量分别达到了2mmol和3.7mmol，正十六烷烃的延滞期比原油降解的延滞期长；经过生物降解原油的正构烷烃色谱图有显著地不同，从单驼峰型转变为双峰了，短链烷烃降解（n<23）优于长链烷烃降解（n>23）。（2）发现15℃厌氧烃降解产甲烷富集物中同时存在乙酸营养型产甲烷古菌和氢营养型产甲烷古菌，古菌克隆文库分为4个OTU。其中27%的古菌克隆属于Hydrogenotrophic Methanoculleus，67.5%的古菌克隆与乙酸营养型产甲烷古菌甲烷鬃毛菌属Methanosaeta concilii GP6（T-RF284bp）相似性高达99.9%。随着甲烷的产量累积，T-RF284bp片段的丰度也随之增加，因此，T-RF284bp片段代表的乙酸营养型产甲烷古菌在产甲烷条件下石油烃厌氧生物降解中起着关键的作用。（3）发现15℃厌氧烃降解产甲烷富集物中的细菌群落主要包括Deltaproteobacteria (65.93%)、Mollicutes (9.29%)、 Bacterodia (2.1%)、 Clostridiales (6.1%), Anaerolineales (6.19%)、Betaproteobateria (1.1%)和Alphaproteobacteria (2.1%)组成。结合T-RFLP和克隆文库统计分析发现细菌T-RFs207bp是正十六烷烃降解产甲烷过程中的核心片段，其中T-RF207bp代表的微生物与Syntrophus sp.AJ133795的相似性为98.7%，结合荧光定量qPCR分析发现，随着甲烷含量的积累，Syntrophaceae拷贝数随之增加，这类微生物可能是正十六烷烃降解转化过程中重要微生物类群。（4）由于蛋白浓度低等问题，没有鉴定出产甲烷条件下厌氧烃降解过程中的关键蛋白，但是鉴定出与脂肪酸代谢（β氧化）相关的酶：反式-2-烯酰辅酶A还原酶、一氧化碳脱氢酶（CODH)，其中反式-2-烯酰辅酶A还原酶就是β氧化中水合的关键酶，根据厌氧烃降解的代谢途径，它可能通过脂肪酸代谢（β氧化）进行后续的代谢。