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位于海陆交界地带的红树林湿地,是最高产的生态系统之一,具有活跃的碳、氮、硫等元素循环过程与丰富的微生物资源。红树林湿地具有丰富的硫与有机质、交替的好氧厌氧周期以及多重陆源输入等特点,赋予其独特的生态价值与研究价值。厌氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation,Anammox）菌、氨氧化古菌（Ammonia Oxidizing Archaea,AOA）和 N2O 型厌氧甲烷氧化（N2O-Dependent Anaerobic Methane Oxidation,N2O-AMO）过程是近年来新发现的偶联碳氮循环的微生物类群与过程,它们的发现与研究对完善全球碳氮循环理论具有重要意义。然而,目前关于这些功能微生物类群在红树林湿地中的研究报道缺乏或主要停留在原位调查的层面,而缺少对其具体生理生化特征的了解。本实验室前期工作中发现:红树林生境特异的陆源Nitrososphaera属AOA在表层沉积物中贡献了主要的硝化活性;红树林不同深度沉积物具有活跃的SO42--、NO3--、NO2--AMO反应与Anammox活性,并启动了红树林来源Anammox菌的初步富集培养。基于此,本研究以漳江口红树林湿地沉积物为研究对象,对其环境因子与N2O-AMO反应速率进行了原位调查,并构建了 N2O-AMO富集体系;分离纯化了红树林沉积物特异AOA类群并探究其生理性质;改良并搭建不同富集条件的连续式Anammox富集反应器,以期得到纯培养或高丰度富集物。旨在完善对红树林湿地中新型氮循环微生物代谢功能的理解与认知。主要结果如下:1、测定分析了漳江口红树林不同生境沉积物垂直剖面中多项环境因子,结果发现,表层与深层沉积物间理化特性存在明显的差异,多种环境因子随沉积物深度增加而显著变化。随着深度的增加,含水量、总碳（TC）、总氮（TN）、NH4+、Fe2+、盐度、氧化还原电位（Eh）以及SO42-含量降低,而NO2-、羰基硫（COS）、总硫（TS）及pH随深度升高。较低的Eh以及高浓度的多种电子受体（如:NO2-、SO42-、Fe3+等）反映了红树林沉积物的强还原性。TC、TN以及TS的含量印证了漳江口红树林沉积物富碳、富硫而缺氮的特征,为红树林沉积物中活跃的碳、氮、硫及其偶联代谢提供了物质基础。此外,红树林沉积物中H2S、CO2与CH4含量随沉积物深度没有明显的变化,但三者极高的含量暗示了红树林沉积物是重要的H2S、CO2以及CH4源。意外的是,红树林沉积物中N2O含量极低,暗示其为重要的N2O 汇。2、通过13CH4同位素示踪实验首次探明了漳江口红树林湿地桐花树生境沉积物中存在随深度而降低的N20-AMO活性,其潜在速率为14.3-40.9 nmol 13CO2·g-1·d-1。相关性分析表明N20-AMO活性与盐度、Eh、S0、NC10门菌丰度、TC、N20、SO42-及TN含量显著正相关,而与深度、pH、NO2-等显著负相关。在桐花树生境沉积物添加CH4与N20的富集培养物中检测到了 CH4与N20的同步去除。并且,次表层沉积物（10-20 cm）富集物比表层沉积物（0-10cm）富集物具有更高的AMO活性。分析发现,NC10门细菌的分布与N2O-AMO活性热区存在明显的生态位重叠现象,暗示了其可能的驱动者地位。3、为了进一步探明在人为氮输入条件下贡献了红树林沉积物中主要硝化活性的AOA的理化特性,使用海洋或淡水盐度的不同pH培养基启动了红树林海、陆源AOA的富集培养。富集所得的海、陆源AOA分别隶属于邻近Nitrosopumilus属和Nitrososphaera属的分支,并表现出了对偏碱或偏酸环境的倾向性。在启动富集30天后,海、陆源AOA的相对丰度分别达到45%和22%。经170天的传代培养,陆源AOA氨氧化活性提高近7倍,而相对丰度仅提高至48%,并且出现了隶属于Nitrosocosmicus属的另一 AOA类群。在得到高活性富集物后,通过过滤、抗生素组合处理以及两次终点稀释对AOA培养物进行了分离纯化,绝对定量qPCR验证了纯化后的AOA培养物纯度达99.98%。其16S rRNA与amoA基因与最相似的土壤AOA模式株Nitrososphaera viennensis EN76的相似度分别为98.24%与93.83%,是潜在的新种。该AOA最适初始NH4+浓度为1 mM,并在第7天时完成对氨氮的氧化。相比于N.viennensis EN76,该AOA培养物对氨氮具有更强的耐受性,而在1O mM初始NO2-浓度下其氨氧化活性便被完全抑制。系统进化分析及其特异的生理特征表明其应为红树林沉积物生境特异AOA类群的代表株,暂命名为 Candidatus Nitrososphaera mangrovi 86-2。4、搭建了海洋（3.3%）、沉积物（2%）与淡水（0.2%）三种盐度条件的柱状或瓶状连续式反应器,并使用石英砂或无纺布作为生物载体以进一步富集Anammox菌。经过近180天的富集,淡水和海洋盐度富集反应器中表现出明显的反硝化活性,而沉积物盐度柱状（SeFCR）与瓶状（SeFBR）反应器在数次活性波动后表现出NO2-与NH4+的同步去除,其去除率比值分别为1.50与1.32,表现出稳定的Anammox活性。相比于序批次反应器中6.97 mg-N·L-1·d-1的除氮效率,SeFBR与SeFCR除氮效率分别提升至10.10和29.21 mg-N·L-1·d-1,分别为接种前的1.4与4.2倍。通过高通量测序发现,接种物与反应器内无纺布碎片中均只存在隶属于Scalindua属的Anammox菌,并且反应器洗出液中并未发现属于Anammox菌的序列。这些结果表明,所搭建的无纺布连续式反应器进一步提高了 Anammox活性,为后续Anammox菌的富集纯化及生理特征的研究奠定了基础。