本论文包括两部分内容，即多环芳烃(PAHs)降解菌Cycloclasticussp.P1的PAHs降解机制研究与深海热液区沉积物PAHs降解菌的多样性分析。　　 第一部分:Cycloclasticussp.P1的PAHs降解机制研究　　 Cycloclasticussp.P1是由西太平洋深海沉积物芘降解菌群中分离得到的一株PAHs降解菌。Cycloclasticussp.P1具有广泛的PAHs降解能力，也是目前唯一能够以芘为唯一碳源和能源生长的解环菌属细菌。通过转录组测序分析，将PAHs诱导下的转录表达显著差异基因进行COG分类，发现差异表达的基因主要集中在多环芳烃降解路径、细胞运动性、双组分信号转导系统、膜转运系统等方面。通过对差异表达基因的分析阐述P1菌的PAHs降解机制:　　 (1)多环芳烃降解路径:Cycloclasticussp.P1基因组含有5个主要的PAHs降解基因簇，拥有较多的PAHs环羟基化双加氧酶(ring-hydroxylatingoxygenase，RHO)，其中RHO的α亚基有18个。分析Cycloclasticussp.P1的PAHs降解相关基因分别在萘、菲和芘诱导下的转录水平，推测出可能的萘、菲和芘降解路径。并运用Real-timePCR技术，佐证P1菌对芘的降解路径。　　 (2)细胞运动性:P1菌拥有鞭毛系统，其鞭毛合成及运动相关的基因主要集中于三个基因簇，除了编码鞭毛的结构蛋白外，还编码鞭毛合成调控蛋白。由于鞭毛的合成及其运作都是耗能过程，因而整个鞭毛合成系统受到严密的调控。P1菌在萘、菲和芘培养条件下，几乎所有与鞭毛系统相关的基因在转录水平都有显著的上调表达。此外，与调控鞭毛合成系统相关的双组分信号系统FlrB/FlrC蛋白亦显著上调。在PAHs刺激下，P1菌运动性增强，可能是在趋化运动方面起作用，从而增加对PAHs的接触与吸收。　　 (3)感应与转录调控:P1菌能感应外界环境各种不同的信号，调控菌体内相关基因表达，以适应不断变化的环境。其中双组分信号转导系统是最主要的感应传导系统。Cycloclasticussp.P1中有15套完整的双组分系统和11个单独未配对的双组分信号蛋白。PAHs诱导条件下P1菌中与N源、Mg2+和Fe3+吸收相关的调控加强，转导信号增强，使得营养盐吸收与PAHs降解及菌体生长相协调。对电子传递系统和群体效应的调控可能同样对PAHs降解有促进作用。在P1菌中，PAHs的降解是由多种调控蛋白家族共同调控。除了双组分调控系统，P1菌中还有许多调控蛋白参与PAHs降解，包括CsrA、IscR、CRP/FNR、TetR、LysR家族调控蛋白。其中CsrA和CRP/FNR对于PAHs降解路径可能起非常重要的调控作用。　　 (4)膜转运系统:向胞内的转运吸收是微生物利用PAHs生长不可缺少的一步。P1菌基因组中约15％的orf编码膜蛋白。在PAHs环境中，有基因编码转运生物高聚物的通道蛋白、FadL、OmpW家族蛋白及其它通道蛋白，这些通道蛋白对PAHs的转运可能起直接作用。另外P1菌中有大量的多药耐受蛋白的基因转录表达上调，其中RND超家族蛋白形成的外排泵对PAHs及其代谢中间产物可能有外排作用;还有负责转运尿素和磷酸盐的蛋白以及一些金属离子如Fe3+、Zn2+和Mg2+等营养物质的ABC-transporter蛋白转录表达也上调，这些膜蛋白转运的物质可能有利P1菌处于更好的生理状态，从而促进P1菌对PAHs的降解利用。　　 本文通过转录组分析与重要基因的表达定量，并结合前期基因组的分析结果，初步获得了P1菌的PAHs降解路径、细胞运动性、转录调控和膜转运系统等在PAHs降解过程中的作用。对P1菌PAHs降解过程的感应、趋化、调控、吸收转运以及降解路径有了一定的认识。　　 第二部分:深海热液区沉积物PAHs降解菌的多样性分析　　 深海热液区是大洋底部的一个特殊区域，具有高温、高压、重金属胁迫等极端特点。热液环境可以产生各种链烃和芳烃，从而为微生物生长提供碳源和能源。为了研究深海热液区PAHs降解菌的多样性，并获得新的PAHs降解菌资源，本文以萘、菲和芘的混合物为唯一碳源和能源对深海热液区的沉积物样品进行了富集。通过平板分离鉴定可培养菌株，并验证其降解能力;同时利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Solexa高通量测序技术分析降解菌群结构。从5个样品中分离得到52株可培养菌株。平板纯培养及Solexa测序结果均表明，菌群中优势的降解菌是y-proteobacteria的Pseudoalteromonas、Halomonas和α-proteobacteria的Erythrobacter菌。降解能力分析表明，其中Erythrobactersp.N-3菌对PAHs的降解效果较好，能够利用萘、菲、蒽、荧葸、屈、芘、柴油以及石油芳烃混合物为唯一碳源生存。对Erythrobactersp.N-3菌的基因组及其PAHs降解通路进行初步分析，发现N-3基础代谢的路径比较完整，对于糖类、氨基酸、核苷酸等物质的代谢路径都比较齐全，并找到完整的萘和苯甲酸的降解路径。