趋磁细菌(Magnetotactic bacteria,MTB)是一类能在外磁场的作用下做定向运动并在体内形成磁小体的细菌,它主要分布于土壤、湖泊和海洋等生境中。MTB的形态多样性及系统发育多样性一直是该领域的研究热点,但是MTB的研究主要集中在淡水湖泊及海洋中,对特殊环境中存在的MTB研究较少。本文以春季、夏季、秋季和冬季的五大连池不同水体类型的火山堰塞湖一池(开放型)、药泉湖(半封闭型)、月牙泡(封闭型)沉积物中的MTB为研究对象,对四季样品中的MTB多样性变化,与环境因子之间的关系及其在湖泊的代谢途径中的功能进行研究。本文通过透射电子显微镜(TEM)对不同季节样品中MTB及磁小体的形态多样性及此磁小体排列方式进行分析。三个不同水体四季湖泊沉积物样品中MTB形态多为椭球型和球形,其中在月牙泡夏季样品中出现梭形MTB,三个湖泊的夏季与秋季样品中MTB数量明显增加,形态饱满。开放型水体样品中,MTB内的磁小体呈现分散排列的方式,半封闭型水体样品中,MTB内的磁小体呈现两端分布及单链排列的方式,封闭型水体样品中,MTB内的磁小体呈现分散排列和多链排列的方式。三种水体的湖泊中,MTB内的磁小体均以游离的球形颗粒为主。本文将磁收集、磁纯化、提取DNA及纯化后的样品进行Illumina HiSeq(高通量测序),并对测序后的数据进行Alpha多样性,Beta多样性等生物信息学分析。一池沉积物中物种丰度大于1%的菌门在春季、夏季、冬季样品中有Proteobacteria,Bacteroidetes两个,丰度大于1%的菌属是包括Acinetobacter,Comamonas。秋季Proteobacteria,为优势菌门,Methylophilus是优势菌属。其中Proteobacteria的物种丰度从春季到冬季呈现先下降后上升,再下降的趋势,Bacteroidetes的物种丰度呈现先升高后降低再升高的走势。药泉湖与月牙泡春季、夏季、冬季样品中物种丰度大于1%的菌门同样是Proteobacteria,Bacteroidetes两个,这两个优势菌门物种丰度在春,夏,冬三个季节中没有显著差异,随季节变化,总体呈现先升高后降低的趋势。药泉湖秋季样品Bacteroidetes占据优势,Methylophilus成为优势的菌属,月牙泡秋季样品Proteobacteria占据优势,从春季到冬季,其物种丰度呈现逐步升高的趋势,到冬季菌门Proteobacteria物种丰度达到最高值,其在春季与夏季两个季节物种丰度差异不显著。Bacteroidetes菌门从春季到冬季其物种丰度呈现先降低后升高的趋势,在秋季,其物种丰度最低,并且与春季,夏季,冬季样品中Bacteroidetes菌门物种丰度差异显著,Methylobacter成为优势的菌属。此外,本文对各季节湖泊的沉积物样品进行相应理化因子测定。三个湖泊的pH值稳定在6.50左右,亚铁离子、可溶性总铁、硫化物及硫酸根离子等环境因子受到季节变化的影响较大,但是春夏秋冬的季节交替,对于其变化没有明显的规律性。本文对四个季节不同水体类型的三个湖泊中MTB样品进行KEGG功能预测分析,Amino acid metabolism,Carbohydrate metabolism,Global and overview maps是MTB参与的主要代谢途径,MTB在碳氮循环中起到重要作用。本文研究的三种类型的火山堰塞湖沉积物中MTB的形态多样性及系统发育多样性随着季节更替变化类似,水体类型对MTB多样性的变化影响较小,季节的变化对MTB多样性影响较大,三个湖泊中,秋季是最适合MTB生长繁育的季节,磁小体合成量最高,物种多样性丰富,在已报导的MTB所属菌门菌属丰度较高。春季、夏季、冬季样品在MTB的系统发育多样性上相似性很高,优势菌门菌属相同。不同的物种随着春季到冬季的变化呈现不同的或升高或降低的趋势。季节变换导致MTB对自身生长所需的环境因子需求量发生改变,间接影响了每个季节的环境因子含量,尤其是铁硫等元素。综上,夏季是研究MTB形态多样性最好的季节,秋季是研究MTB系统发育多样性的最佳季节。本文考察了春夏秋冬四个季节,不同水体类型火山堰塞湖沉积物中MTB的多样性,揭示了五大连池中一池、药泉湖、月牙泡沉积物样品中MTB四个季节的形态多样性与系统发育多样性的变化,明确了三个湖泊沉积物中的MTB多样性在不同季节与环境因子(如STI、S等)之间的联系,掌握了MTB在湖泊中参与的主要代谢途径及预测其起到的功能作用。