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潮间带生态系统富含有机质,在厌氧条件下分解产生大量的甲烷和含氮无机物,潮间带在海洋生态系统碳氮循环中扮演重要角色。在海洋生态系统中甲烷主要通过硫酸盐型甲烷厌氧氧化(SAMO)过程去除,SAMO过程由甲烷厌氧氧化古菌(ANMEs)与硫酸盐还原细菌(SRB)共同完成,而其他甲烷厌氧氧化过程一直被忽略。研究发现,除归属于NC10门的细菌M.oxyfera和M.sinica能通过亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(N-DAMO)反应去除潮间带产生的甲烷,归属于ANME-2d的古菌M.nitrorucens也可以通过逆向产甲烷途径耦合硝酸盐的还原去除潮间带中的甲烷和硝酸盐(Nr-DAMO)。ANMEs古菌及ANME-2d古菌在自然生境中分布广泛,而关于两类古菌在潮间带生态系统中分布及活性的研究较少。本文就ANMEs古菌及ANME-2d古菌在潮间带生态系统中的数量、多样性、群落结构、活性、相关环境影响因子及其在甲烷氧化中的相对贡献做了详细研究,主要研究结果如下:1.探索了舟山潮间带生态系统中ANME-2d古菌及NC10门细菌的数量、多样性、群落组成、活性及主要影响因子。1)稳定同位素示踪发现,在不同潮间带采样点潜在Nr-DAMO活性为0-1.57 nmol 13CO2 g’1(dry sediment)day-1。Nr-DAMO过程在甲烷厌氧氧化过程中对甲烷去除的贡献率为22.3%-60.6%,表明Nr-DAMO过程在潮间带生态系统中是之前被忽略的重要甲烷汇。2)系统发育分析表明,舟山潮间带沉积物中的ANME-2d古菌具有较高的多样性。通过qPCR,检测到不同潮间带采样点ANME-2d古菌的16S rRNA基因拷贝数分别为 4.34×104-1.18×105 copies g-1(dry sediment)。3)皮尔逊相关性分析及RDA分析表明,硝氮与硫酸盐是该区域影响ANME-2d古菌多样性及Nr-DAMO活性的主要环境因子。2.探索了舟山潮间带生态系统中ANMEs古菌的数量、多样性、群落组成、活性及主要影响因子。1)稳定同位素示踪发现,由ANMEs古菌介导的SAMO过程的潜在甲烷厌氧氧化活性为0-0.77 nmol 13CO2 g-1(dry sediment)day-1,占总甲烷厌氧氧化过程的比例为0.345,表明SAMO过程是潮间带生态系统重要的不可忽视的甲烷汇。2)通过定量PCR和Illumina高通量测序发现,在舟山潮间带沉积物中含有大量的ANMEs古菌,其16S rRNA基因拷贝数为9.10× 105-1.13×107 copies(g dry sediment)-1。潮间带生境中ANMEs古菌多样性较高,这是由潮间带独特的环境条件决定的。3)皮尔逊相关性分析及RDA分析表明,温度、ORP、硫酸盐及TOM是影响潜在SAMO活性、ANMEs古菌数量和群落组成的主要环境因子。3.探索了模拟生境中ANME-2d古菌及ANMEs古菌的数量、多样性、群落组成、活性及主要影响因子。1)稳定同位素示踪发现,模拟生境中潜在Nrr-DAMO活性为0.16-1.4913CO2 g-1(dry sediment)day-1;潜在 SAMO 活性为 0.00-2.78 13CO2 g-1(dry sediment)day-1,占总甲烷厌氧氧化过程的比例分别为21.28%-56.15%与19.90%-53.12%,表明Nr-DAMO过程及SAMO过程在模拟土柱生态系统中对甲烷的去除同样具有重要作用。2)定量PCR和Illumina高通量测序发现,在模拟生境样品中含有大量的甲烷厌氧氧化古菌。其中ANMEs古菌及ANME-2d古菌的16S rRNA基因拷贝数分别为 1.11 ×106-2.13×107 copies(g dry sediment)-1及 1.07×104-2.60×105 copies(gdrysediment)1。模拟生境中甲烷厌氧氧化古菌多样性较高,氧气浓度是影响其多样性及数量的重要因素。3)皮尔逊相关性分析及RDA分析表明,模拟实验验证了在原位潮间带生境中沉积物溶解氧浓度、硫酸盐、硝氮及TOM是影响甲烷厌氧氧化古菌数量、活性及群落结构的主要影响因素。