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氨氧化古细菌（AOA）在地球氮循环中发挥重要的作用,但其在农田及其他生态系统中对氨氧化的贡献,以及在这些生态系统中所扮演的角色尚不清晰,其中一因素是缺少足够可供研究的菌株。分离或富集的AOA菌株对于确认不同AOA谱系的生理特性至关重要,但是AOA富集或分离非常困难且耗时（平均2至3年）,国内外科学家经过了十几年的努力只得到了30余个AOA的培养物,这限制我们对AOA的认识。从环境中获得更多的AOA培养物对全面探索其在不同环境中的生态,生理学和基础生物化学具有重要的意义。本研究设计了一种从土壤中快速富集Nitrosocosmicus属AOA的“两步法”策略。首先,联用卡那霉素和氨苄青霉素作为抑制细菌的选择压力,并使用石英砂作为AOA细胞的附着载体。仅培养40-75天,即可获得丰度>20%的AOA富集物。在第二步中,选择环丙沙星和阿奇霉素的抗生素组合提高AOA的丰度。这两种抗生素能够针对生物膜并杀死聚集物中的细菌,仅培养一代,AOA在富集物中即可达高丰度（>90%）。按照两步法富集策略,在90-150天的富集时间内,从农田土壤中获得了3株AOA。系统发育分析表明,这些AOA属于土壤Group I.1b奇古菌中的Ca.Nitrosocosmicus属。对“两步法”的原理解析表明,氨苄青霉素与卡那霉素具有促进AOA形成生物膜的能力,有利于AOA附着在石英砂上;环丙沙星与阿奇霉素抑制AOA生物膜的形成,并且能抑制其胞外多糖的分泌。根据特性和来源将其中一株AOA命名为Candidatus Nitrosocosmicus agrestis。Ca.N.agrestis形态上是直径0.8-1.2μm的不规则球形,被较厚的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）包裹。在生理上该AOA在pH 6.0-8.0的范围中生长,μmax为0.033 h-1,最适温度37℃,最适盐度0-0.2%;耐受硝化抑制剂ATU,DCD,DMPP的能力强于AOB,但对NP敏感;有机物不能促进其氨氧化,但可以缓慢利用尿素。Ca.N.agrestis的基因组编码有氨氧化,碳固定,尿素利用,氨基酸合成及其他代谢途径的基因,还编码有碳水化合物酯酶,糖苷水解酶,以及多种有机物的转运通道,这些酶与多糖的合成,分泌以及分解有关,可能是生物膜形成与利用的基础。此外Ca.N.agrestis仅编码有一个低底物亲和力的铵离子通道Amt-2,并且其编码有亚细胞定位胞质的碳酸酐酶CA-β和CA-γ-2,而其他的类群的AOA只编码定位于周质的CA-γ-1。Ca.N.agrestis与其他的Ca.Nitrosocosmicus属的AOA普遍具有耐高氨氮的能力。但发现对于单个Ca.N.agrestis细胞,高氨氮不会明显抑制其氨氧化作用,但会明显抑制其蛋白质的合成效率。Ca.Nitrosocosmicus属的AOA都具有疑似多胺转运的DME通道,推测其耐氨氮机制可能是合成多胺再通过DME通道外排多胺,在此过程消耗的能量致使其合成蛋白质的量减少。利用相关基因在不同氨氮下的相对表达在转录水平上验证了该耐氨氮的机制。