海洋覆盖了地球表面约71％的面积，蕴含着丰富的资源，是人类食物、药物和工业原料的重要来源，其中细菌、真菌、微藻及病毒等微生物的生物量占到了海洋总生物量的90％以上，它们是海洋微食物环的主要组成成分并且是食物链中较高营养级的食物的主要来源。海洋微生物还可以参与生源要素如碳、氮、硫和一些微量元素的生物地球化学循环中，因而在维持海洋生态系统中的生物多样性和可持续性发展等方面发挥着重要的作用。固氮微生物可以通过生物固氮作用将空气中的氮气转化为可以被生物体吸收利用的铵态氮，将新“氮”源引入到生态系统中，从而可以在一定程度上缓解氮素对海洋生物生产力的限制。南海主要以热带海洋性气候为主，属于典型的季风气候区，其包含多个不同类型的典型的生态系统，如河口、海湾、上升流、深海等，通过众多海峡和水道与开阔大洋相沟通，还有珠江、湄公河等大径流量的江河流入，因而在南海中北部海域和华南沿岸形成了多种不同的海洋生态类型，从而构成了一个比较复杂多变的区域和独特的海洋生境;位于海南岛南部的三业湾及邻近海域是一个典型的热带海湾，该海湾水域微生物资源丰富，季节性特征明显，与大洋水体交换通畅，同时还具有珊瑚礁、红树林和海草床等多种类型的热带海洋典型生态系统。在此背景下，本论文开展南海细菌群落结构与环境耦合特征以及三亚湾水域蓝细菌多样性及其对海洋区域环境和海草床生态系统固氮微生物方面的研究，旨在揭示南海海洋微生物的多样性特征以及对海洋区域环境变化的响应研究，主要研究内容和结果如下:　　 1)吕宋海峡区域细菌群落结构及其与环境耦合特征　　 通过对吕宋海峡附近海域细菌群落的空间分布特征进行研究，旨在分析黑潮在流经吕宋海峡时对该海域细菌群落结构组成的影响以及环境耦合特征;主要应用PCR-DGGE和多元统计分析的方法对该海域的四个断面进行了响应的研究，结果显示该海域的主要优势种为蓝藻Cyanobacteria（33.3％，6种），α-变形菌α-Proteobacteria（22.2％，4种），γ-变形菌γ-Proteobacteria（16.7％，3种），δ-变形菌δ-Proteobacteria（5.6％，1种）和放线菌Actinobacteria（22.2％，4种），与已知序列的相似度为94-100％;多元统计分析结果表明与细菌分布显著相关的环境因子分别是温度(P=0.014，P＜0.05)、盐度(P=0.038，P＜0.05)和硝酸盐（P=0.004，P＜0.05）。UPMGA聚类分析结果显示吕宋海峡附近海域在地理位置上相近的站位具有较高的群落结构相似性，C断面与南海北部细菌A和B断面的细菌群落组成相似性更高，表明黑潮可能对南海表层水体的细菌群落组成的影响不大。　　 2)南海北部细菌群落空间分布及其与环境耦合特征　　 通过对南海北部不同生态区的细菌群落结构组成进行分析，研究不同生态区的优势细菌种类以及细菌的空间分布特征与环境因子的相关性。研究区域主要包括珠江口生态区、吕宋海峡区域、北纬18°断面区、西沙海域、琼东上升流区的站位和远海开放区域，研究结果显示，南海北部不同生态区之间表层水体的性质差异比较明显，其中位于琼东海域附近站位的营养盐浓度相对较高。细菌群落结构组成的差异在16SrDNA的DGGE图谱中得已体现，不同站位之间的细菌生物多样性指数的范围是2.47-3.03，平均多样性指数为2.74。对所得的17序列进行聚类分析，结果显示，南海北部的浮游细菌优势菌为变形菌（53％，9种）、蓝细菌（17.7％，3种）、放线菌（17.7％，3种）、厚壁菌Firmicutes(5.88％，1种)和拟杆菌Bacteroidetes(5.88％，1种)。聚类分析图中可见所有的18个站位大致分为两个大组，即近海站点组和远海站点组，在地理位置分布比较靠近的站位，其群落结构组成的相似度更高。CCA统计分析结果显示南海北部海域中海水的硝酸盐浓度(P=0.034，P＜0.05)与细菌群落结构组成之间存在显著的相关关系。　　 3)西沙海域细菌垂直分布及其与环境耦合特征　　 应用PCR-DGGE技术和多元统计分析的方法对南海西沙海域XS站点(16°45N，112°E)从表层到900m水柱的细菌垂直分布特征与环境因子的相关性进行了分析，该研究结果表明，从表层到深层水体的物理化学性质发生了较大的变化。细菌群落中的主要优势菌为蓝藻（37％，10种）和变形菌（48.1％，13种），其中变形菌大多数来源于较深处海域而蓝藻主要集中分布于真光层;其他的种类还有厚壁菌门（3.7％，1种），放线菌门（7.4％，2种）和异常球菌-栖热菌门Deinococcus-Thermus（3.7％，1种）。应用UPMGA聚类分析对11个不同层次的细菌群落结果组成进行分析，发现其站位主要分为两组:组Ⅰ内包含的站位分别来自于0m、50m、75m、100m和150m五层;而组Ⅱ内包含的站位主要包括200、400m、500m、600m、700m和900m六层，真光层和真光层以下区域分别属于两个组;典型因子相关分析结果显示，与西沙海域细菌的垂直分布显著相关的环境因子是海水的温度（P=0.018，P＜0.05）。　　 4)三亚湾珊瑚礁海域蓝藻群落结构组成及其与环境耦合特征　　 通过应用流式细胞仪对三亚湾珊瑚礁海域的12个站位的表层和底层蓝藻的丰度进行计数，表层和底层蓝藻的丰度范围分别是0.70×104-2.37×104individual/cm3和0.99×104-1.81×104individual/cm3，其中表层蓝藻丰度高于底层蓝藻丰度。不同站位的水体物理化学性质也有显著的差异，位于三亚河入海口处的W1站位与其他站位的物理化学性质之间有比较显著的差异。DGGE图谱中得到的序列大多数为聚球藻Synechococcus或聚球藻的类似种Synechococcus-likespecies(56.2％);还包括色球藻属Chroococcidiopsis(6.3％)，Cyanobium(6.3％)和UnclassifiedCyanbacterium(31.2％)。表层和底层的蓝藻群落存在一定的差异性，有的蓝藻仅出现于表层或者底层，而有的蓝藻在表层和底层中同时存在。冗余分析RDA结果显示，与表层和底层蓝藻群落结构组成显著相关的环境因子是不同的，其中与表层蓝藻群落结构组成显著相关的是叶绿素(P=0.002，P＜0.01)、生化需氧量(P=0.014，P＜0.05)、硝酸盐(P=0.002，P＜0.01)和磷酸盐(P=0.002，P＜0.01)，而与底层蓝藻群落结构组成显著相关的是硝酸盐(P=0.001,P＜0.01)、业硝酸盐(P=0.026，P＜0.05)和磷酸盐(P=0.002,P＜0.01)。　　 5)海草生态系统可培养固氮菌的分离与鉴定　　 利用无氮培养基从海草中分离得到约为30株菌，经过16SrDNA测序发现它们分别隶属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门（Actinobacteria），主要涵盖以下15个属:交替单胞菌(Alteromonas)、橙单胞菌属(Aurantimonas)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、迪茨菌属(Dietzia)、肠杆菌属(Enterobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)、微杆菌属(Microbacterium)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、球菌属(Paracoccus)、紫杆菌属（Porphyrobacter）、假单胞杆菌属(Pseudomonas)、海旋菌属(Thalassospira)、成团菌属(Pantoea)和根瘤菌属（Rhizobium），通过固氮活性检测发现有的菌株无明显的固氮活性，而具有固氮能力的菌株之间固氮活性差异比较大，范围在21.8-340nmolC2H4/H-1·ml-1之间，对其中三株具有高效固氮活性的细菌进行进一步的固氮酶基因nifH的扩增和生理生化鉴定，结果显示该三株菌分别为强壮类芽胞杆菌（P.validus），成团泛菌（P.agglomerans）和深海海旋菌（Ttepidiphila），其中深海海旋菌为首次报道其具有固氮活性，该三株菌均为首次从我国海草生态系统中分离获得。