自养微生物参与地球上氮、硫、金属离子以及碳循环，并且对维持大气中的CO2的平衡起到了重要作用。CO2的固定和转化在环境、资源和能源方面具有极其重要的意义。珠江作为中国第二大河流生态系统，对于中国南部的社会和经济有着重要的影响。对珠江自养微生物群落结构的研究有利于揭示那些对于珠江CO2固定起重要作用的自养微生物的组成、多样性以及各类种群的丰度。因此，本论文以珠江广州段海心沙、白蚬壳、穗石和南沙四个位点的水样为研究对象，分析了各位点水样中NH4+、NO2-、NO3-、Fe2+、Fe3+、PO43-、SO42-以及COD各物质的浓度，以CO2的固定反应中关键酶-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RubisCO）大亚基基因cbbL和cbbM（分别对应RubisCO I型和II型）为靶标，构建各位点cbbL基因和cbbM基因克隆文库，并利用RFLP对克隆文库进行分析，研究珠江水样中自养细菌的群落结构和多样性。通过定向富集，筛选到了8株自养细菌，并对筛选的菌株进行16S rRNA和cbb功能基因的分子鉴定。利用生物信息学方法对cbb基因及其氨基酸序列进行分析。其主要结论如下：1、通过分析克隆文库的多样性指数-Shannon指数、Simpson指数以及Evenness指数，发现各位点cbbL基因克隆文库的数值均较cbbM高，说明四个位点的水样中RubisCO I型较RubisCO II型多样性高，并且穗石位点和南沙位点的多样性要高于海心沙位点和白蚬壳位点。然而对比各水样中无机盐离子浓度的测定结果，发现离子浓度较低的穗石位点和南沙位点的自养微生物的多样性反而比离子浓度较高的海心沙和白蚬壳位点的多样性高。2、克隆文库序列分析表明：珠江广州段表层水样中分布着各种严格和兼性化能自养菌以及光能自养菌。参与CO2固定的主要种群包括固氮菌（NFB）-Bradyrhizobium；氨氧化细菌（AOB）-Nitrosomonas；硫氧化细菌（SOB）Thiomonas、Sulfuricella、Beggiatoa、Ectothiorhodospira、Methylophaga，Thiothrix、 Candidatus Thiodictyon、Acidithiobacillus，Thiobacillus（同时存在于cbbL文库和cbbM文库）；铁氧化细菌（FeOB） Sideroxydans、 Mariprofundus、Acidimicrobium，Leptothrix；趋磁细菌（MTB）Magnetovibrio、 Magnetospira、 Polaromonas;耐重金属氢氧化细菌-Cupriavidus metallidurans;蓝细菌（cyanobacteria） Synechococcus、 Microcystis以及其他细菌如Polaromonas naphthalenivorans。文库丰度显示Cupriavidus（基于cbbL克隆文库）以及Thiothrix和candidatus Thiodictyon（基于cbbM克隆文库）是固定CO2最主要的自养菌。3、采用三种富集和筛选方法，共分离出了8株硫氧化细菌。16S rRNA分子鉴定其8株硫氧化菌株与-proteobacteria纲中的Ochrobactrum，Paracoccus；β-proteobacteria纲中的Acidovorax，Thiomonas，；γ-proteobacteria纲中的Pseudomonas同源。对筛选到的菌株cbbL和cbbM进行分子鉴定，结果表明：菌株#B-1、菌株#B-2、菌株#C-1和菌株#C-2能够扩增得到cbbL基因；菌株#C-1和菌株#C-2同时还能扩增得到cbbM基因。测序比对后发现菌株#B-1cbbL氨基酸序列与Thioalkalivibrio sp. ALJ17的对应氨基酸序列同源性达到98%；菌株#C-1和菌株#C-2cbbL氨基酸序列与Thiomonas intermediaK12的对应氨基酸序列同源性分别达到96%和98%，其cbbM氨基酸序列与Thiomonasintermedia K12的对应氨基酸序列同源性分别达到99%和99%。筛选出了一株耐重金属贪铜菌CMB-1，16S rRNA鉴定其序列与耐重金属贪铜菌Cupriavidus metallidurans同源性达到了99%，然而扩增不到菌株CMB-1的cbbL基因和cbbM基因。4、设计引物扩增了与Thiomonas intermedia同源的菌株#C-2的cbbL和cbbS全长基因，以该菌株的cbb氨基酸序列为基础，应用生物信息学手段获得其RubisCO酶大小亚基的蛋白质结构氨基酸组成、疏水性、理化性质等相关信息，并预测了其二级结构元件以及蛋白质三级空间构象。