深海与南、北两极终年低温,在这些区域生活着大量的适应低温的适冷微生物。深海和极地是一座巨大的微生物资源宝库,是目前世界各国竞相开发的热点和竞争的焦点。阐明海洋适冷细菌多样性、重要生命过程与环境适应机制,不仅对揭示深海和极地碳、氮循环机制及适冷细菌对极端环境的生态适应机制具有重要意义,也将为海洋资源的高效开发利用奠定理论和技术基础。针对上述科学问题,开展了系统的研究工作,取得了如下成果:(1)揭示了深海、极地参与有机氮降解的细菌及蛋白酶多样性,提出了基于基因组信息的原核生物"属"的界定标准,发现和鉴定了一系列细菌新种、新属以及一系列具有新结构或新功能的海洋微生物新酶。(2)提出了深海、极地细菌适应极端环境的生活模式,揭示了深海细菌环境适应的生理特征、遗传学基础以及南海深海沉积物中MCG类群古菌生理、遗传特性及其进化。(3)阐明了深海、极地细菌对胶原蛋白和弹性蛋白等难降解高分子量有机氮、DMSP等有机硫的降解过程与分子机制。(4)揭示了M4家族金属蛋白酶适冷进化的分子机制,阐明了M4家族金属蛋白酶的折叠和自成熟机制。上述研究发现为揭示深海适冷细菌生命特征及适冷机制提供了依据,具有重要的理论意义。