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海洋微生物具有生物量大,丰富多样,遗传信息复杂等特点,在全球生物地球化学过程中起着至关重要的作用。海洋微生物群落的研究对于我们理解微生物的生物量、多样性和生态系统功能等方面至关重要。在西北太平洋海域,有关微生物宏基因组的研究还只有零星开展。本论文采用宏基因组测序法对西北太平洋开阔海域不同水团的表层浮游微生物群落结构进行了分析,并引用已发表的16S rRNA数据探讨不同季节浮游微生物的地理分布。对夏季西北太平洋表层浮游微生物群落宏基因组学进行研究,一共获得743531条组装序列(contigs),涉及44个门类,6000多种微生物,而春季的表层浮游微生物群落涉及22个门类。并发现蓝细菌(Cyanobacteria),变形菌(Proteobacteria),拟杆菌(Bacteroidetes)和放线菌(Actinobacteria)是西北太平洋表层微生物群落的主要类群,占群落组成的95%以上。此外,春季时,不同水团间群落结构存在明显的差异,原绿球藻(Prochlorococcus)和假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)主要分布于寡营养盐的副热带逆流区,黄杆菌(Flavobacteriaceae)和红杆菌(Rhodobacteraceae)则主要分布于黑潮-亲潮混合海域;而到了夏季,不同水团间群落结构的差异缩小,且蓝细菌相对丰度升高至68.6%～84.9%,成为主要的优势种。这表明西北太平洋表层微生物群落结构及微生物分布模式存在明显的区域差异和季节变化。本论文还对夏季宏基因组数据进行了功能基因的分析与注释。经过基因预测后,本研究一共获得了 1,566,315条非重复基因(unigenes),其中核心功能基因(Core)有123,763条,占功能基因的7.9%。KEGG注释结果显示西北太平洋微生物最具代表性的代谢过程为碳水化合物代谢,占所有代谢通路的20%(73,993条);其次是氨基酸的转运和代谢,占18%(68,689条)。CAZymes注释则一共注释了 10,142条非重复基因基因(10个样品混合的基因组数据),其中5358条非重复基因基因属于糖基转移酶(GT)。此外,本论文的宏基因组数据经过分箱过程,共获得了 37个完整度较高,污染度较低的组装基因组(MAGs),使用NCBI_nt和NCBI_tax数据库进行注释,发现其中20个可以注释到界(kingdom),3个注释到门(phylum),7个注释到纲水平(class),5个注释到科水平(family),还有两个可注释到种水平species)。这些研究结果有助于理解海洋微生物的分布模式、环境适应性及其生态系统功能。