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作为土壤碳汇中对大气CO2起反向调节作用的重要微生物体,自养固碳菌群活跃于土壤圈并受各种自然或人为因素的影响。本文对三种类型农田土壤(粘土,砂土及壤土)添加鸽粪及淹水条件设置不同处理,并置于室内瓶装恒温培养,以模拟农业生态系统中水旱耕作及有机肥施用等措施。培养土壤通过提取微生物总DNA,以CO2关键酶RubisCO大亚基基因cbbLR及cbbM(对应RubisCOⅠ,Ⅱ型)为标靶,进行荧光定量,PCR-RFLP及IlluminaMiSeq平台测序,以比较基因组学和多元统计分析方法分析农田土壤自养微生物群落组成、多样性以及各类种群的丰度的差异,以期挖掘潜在的固碳功能性菌群,并进一步探究固碳群落结构对不同生境及土壤理化指标的响应。对两基因丰度进行荧光定量分析发现,cbbLR基因丰度在0.01～2.3×107copy g-1 soil之间,cbbM基因拷贝数总体低于cbbLR基因1-2个数量级。两基因丰度在土壤质地中呈相同规律,皆为壤土≈粘土>砂土。而淹水及鸽粪添加对两基因丰度的影响则有显著差别:对于土壤cbbLR基因丰度来说,鸽粪添加及淹水措施均未引起各处理的显著变化;而对于cbbM基因,添加鸽粪会显著降低基因丰度,而淹水处理仅对添加鸽粪的土壤有显著影响,具体表现为在粘,壤土中丰度升高,而在砂土中丰度降低。此外,有机质和全氮,全钾和速效磷被证实是显著影响cbbLR基因丰度cbbM基因丰度的重要理化指标。据此,我们以基因拷贝数和RubisCO酶活及固碳潜力存在的正相关关系推测,适宜的土壤养分及较低的孔隙率有助于土壤固碳菌固碳能力的提升,而有机肥的施用可能会降低某些固碳相关菌群的丰度(如cbbM型固碳菌)。采用PCR-RFLP方法构建的各处理cbbLR基因文库表明,cbbLR基因多样性在粘土与壤土中相似而明显大于砂土,但总体受鸽粪添加及淹水处理的干扰能力大小则呈现砂土/壤土>粘土的特征。淹水措施可减小因鸽粪添加而带来的固碳菌群落间差异性。在对文库自养固碳功能性菌群测序中,我们发现α,β变形菌门的菌属占绝对优势,此外还在Actinobacteria及Verrucomicrobia部分菌属中发现cbbLR基因的存在。所有测序序列共隶属于18个属,除Rhodopseudomonas,Rubrivivax,Rhodobacter及Burkholderia四个优势属外,还发现了两个近几年新划分并命名的菌属:Methylacidimicrobium(嗜甲烷菌)和Polymorphum(红杆菌科中新发现的属),进一步挖掘扩充了潜在的固碳功能性菌群。采用Illmumina MiSeq测序技术对各处理土壤cbbM基因测序并分析发现,淹水及鸽粪添加对粘土及壤土中携带cbbM基因的微生物群落影响较小,但却显著影响了砂土中该群落的多样性:仅淹水,仅添加鸽粪,淹水并添加鸽粪三种处理皆显著增加了砂土中cbbM基因的多样性。淹水及鸽粪添加后的新增菌群除代谢途径多样的优势菌属外,多为适应淹水厌氧环境的铁细菌,浮游微生物及对鸽粪中物质具有偏好性的菌属。此外,参与C02固定的主要菌群包括紫色非硫细菌(PNSB):Rhodopseudomonas,Rhodovulum,Phaeospirillum 及 Rhodobacter;铁氧化细菌(FeOB):Siderox,dans,Leptothri 硫氧化细菌(SOB):Sulfuricella,Acidithiobacillus,Acidihalobacter,Thiomonas,Thiodictyon,Thiobacillus,Thioalkalicoccus,Thiocyst,等,氩氧化细菌(HOB):Cupriavidus 固氮菌(NFB):Brarhizobium;趋磁性细菌(MTB):Magnetospira,Magnetospirillum,Magnetovibrio 及其他细菌。其今 Acidihalobacter,Thiobacillus 反 Sulfuricella 等硫氧化细菌种类繁多,是固定CO2的主要菌群。不同生境对cbbLR,cbbM基因群落的相对影响皆为土壤类型>鸽粪添加>淹水处理。理化指标中有机质,pH及钾元素含量是影响cbbLR固碳菌群的主要因子,而土壤pH,速效钾及碱解氮等速效养分是影响土壤中cbbM基因固碳细菌群落结构的主要因子。