微生物广泛分布于我们生活的环境甚至是极端环境中,季节性变化形成的复杂自然条件会直接影响微生物群落的结构和功能特征。以黑龙江省漠河县北极村和黑龙江源头地洛古河村的地表水和淤泥为研究对象,利用宏基因组测序的分子生物学技术,通过多元统计分析,得到如下结果:两种环境下微生物的群落结构中,淤泥和水体环境中的微生物群落一共获得103门186纲347目645科2075属,且主要类群绝大多数隶属于细菌界,在门的水平上,总体来说隶属于变形菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroidetes等的微生物为主要类群,在纲的水平上,α-变形杆菌纲Alphaproteobacteria、β-变形菌纲 Betaproteobacteria等为主要类群,在目的水平上,伯克氏菌目Burkholderiales等为主要类群,在科的水平中,柄杆菌科Caulobacteraceae,丛毛单胞菌科Comamonadaceae,黄杆菌科Flavobacteriaceae,间孢囊菌科Intrasporangiaceae等为各个样本不同季节中较为丰富的主要类群,在属的水平上,短波单胞菌属Brevundimonas,柄杆菌属Caulobacter,黄杆菌属 Flavobacterium,单胞菌属 Polaromonas,节杆菌属 Arthrobacter,Limnohabitans 等为各类样本在不同季节丰度最高的属。两种环境下微生物的群落功能中,在COG功能注释中,淤泥样本微生物群落功能多样性表现为:春、秋>夏,水样微生物群落功能多样性表现为:夏>春、秋;在KEGG功能注释中,淤泥微生物群落KEGG功能多样性表现为:春>夏、秋,水样微生物群落KEGG功能多样性表现为:秋>春、夏,淤泥环境微生物群落的优势通路在三个季节的表现为:春、秋>夏,水体环境微生物群落的优势通路在三个季节的大多数表现为:夏>春、秋;在CAZy功能注释中,分类水平上,淤泥微生物群落碳水化合物活性酶基因数目表现为:春>夏、秋,水样微生物群落碳水化合物活性酶基因数目表现为:秋>春、夏,酶系家族水平上,淤泥微生物群落中大部分碳水化合物活性酶表现为春、秋>夏,水样微生物群落大部分碳水化合物活性酶表现为夏>春、秋。此外,淤泥微生物群落KEGG功能多样性、碳水化合物活性酶基因多样性都要低于水样中微生物群落。通过宏基因组综合分析,随着季节的变化,淤泥微生物群落结构多样性、功能多样性在寒冷的春季极其丰富,而在炎热的夏季丰富性明显下降;水样微生物群落结构多样性、功能多样性总体表现来看在春季不是很丰富,在夏季较为丰富,一直延续到秋季多样性更加丰富或稍有下降。此外,淤泥微生物群落基因多样性、结构多样性、功能多样性都要低于水样中微生物群落。两种环境下微生物群落结构和功能也有很多差异。总之,随着季节的更替变化,两种环境微生物群落中存在着大量应对季节变化的抗寒或耐热微生物及其功能基因,这些微生物的功能基因随着季节变化进行相应的上调和下降,进而也说明了季节变化可能是导致两种环境下微生物群落结构多样性、功能多样性的主要原因。