目前,随着海洋石油开采和石油运输的快速发展,石油渗漏和溢油事故频繁发生,由此产生的海洋石油污染给海洋环境和海洋生态系统造成了严重的影响。而利用微生物的降解作用来减少和清除海洋石油污染成为生物修复中重要的方法。因此,对石油降解菌的分离、鉴定及其石油降解关键酶(烷烃羟化酶)的研究,一方面具有重要的理论意义,另一方面具有潜在的应用价值。本试验以22个印度洋的表层海水为研究对象,用原油和柴油混合物(体积比1：1)作为唯一的碳源和能源进行富集,研究石油降解菌及其烷烃羟化酶的多样性。首先,本研究利用平板涂布法研究石油降解菌群中可培养菌的多样性。结果表明：12个降解菌群的优势类群为细菌,而剩余10个降解菌群的优势类群为酵母菌。12个降解菌群中共分离到91株细菌,它们归属于19个属,30个种。基于16S rRNA基因的系统发育分析表明：在91株菌中,多数属于Alaphaproteobacteria (40.66%)、 Gammaproteobacteria(35.16%)和Actinobacteria(17.58%),少数属于Firmicutes(5.49%)和Bacteroidetes (1.1%);优势属为Alcanivorax、Salinicola、Marinobacter、 Novosphingobium、Thalassospira和Microbacterium等。这表明印度洋表层海水中可培养石油降解菌的多样性丰富。同时,7菌细菌,2株酵母菌Yarrowia lipolytica和Pichia sp和部分菌群具有显著的石油降解效果,因此具有潜在的应用价值。其次,本研究利用454焦磷酸测序的方法分析了石油降解菌群中细菌的多样性。结果表明：12个降解菌群包含7个纲的菌株,其中优势类群为Alaphaproteobacteria(37.10%)和Gammaproteobacteria (61.67%);在属水平上,12个降解菌群包含58个属,优势属依次为Alcanivorax (37.03%)、Thalassospira (18.50%)、Marinobacter (13.77%)、Novosphingobium (11.90%)、Parvibaculum (4.86%)、Salinicola (2.74%)、 Cobetia (2.63%)、Pseudomonas (2.60%)和Pseudoalteromonas (1.41%)等。同时,12个降解菌群中还存在许多丰富度较低的类群,如Muricauda、Achromobacter、 Idiomarina和Rhodococcus等,它们在石油降解过程中的地位和作用有待于进一步研究。另外,12个石油降解菌群的相似度分析和主成分分析表明：不同菌群结构的相似性与采样地点没有一定的分布规律。最后,本研究利用克隆文库的方法研究石油降解菌群中烷烃羟化酶的多样性。从12个降解菌群中共获得463个阳性克隆子,以氨基酸相似度80%作为划分OPU的标准,463个克隆子共划分为11个OPUs。其中优势的OPUs为OPU1(44.71%)和OPU2(39.52%),与其同源性最高的序列分别为Alcanivorax sp. S17-16(ACJ22719)和Uncultured bacterium KL2c09(AFC90113),后者为Marinobacter,这与454焦磷酸高通量测序的优势菌株一致；OPU11与最高同源性序列的相似性仅为66.06%,为新颖的烷烃羟化酶AlkB序列。烷烃羟化酶AlkB的系统发育分析表明：烷烃羟化酶AlkB不但分布广泛,而且多样性丰富。本文对22个石油富集的降解菌群进行了系统的研究,获得了丰富的石油降解菌株和降解关键基因。这不但有助于更加深入的了解海洋表层海水中石油降解菌的分布和多样性,而且也为后续石油污染的生物修复提供了宝贵的菌株资源和基因资源。