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深古菌是一类种群多样性高、生物量丰富、分布广泛的未被培养的微生物。深古菌目前已发现多达25个亚群,具有多种生理生化功能,能降解蛋白质、多聚碳水化合物、脂肪酸、芳香族化合物和甲基化合物等有机质,参与甲烷代谢循环,产乙酸,异化还原亚硝酸盐和硫酸盐,很可能是地球碳元素循环的重要驱动力之一。新研究发现深古菌可能是一种潜在的新型产甲烷古菌,在前期调查工作中发现深圳河湾流域表层沉积物中存在一定数量的产甲烷古菌,产甲烷古菌对全球甲烷通量和碳循环都具有不可低估的贡献,因此研究深古菌和产甲烷古菌的群落结构及其与环境因子的关系对深圳河湾流域生境保护具有重要的生态意义。为了研究深圳河湾流域中深古菌(Bathyarchaeota)和产甲烷古菌(Methanogens)的丰度、多样性和分布等群落结构特性及其与环境因子的关系,本研究采集了深圳湾和大沙河的表层沉积物32个实验样品,利用特异性引物对样品中古菌16S rRNA基因和mcrA基因进行扩增,通过对扩增子高通量测序获取16S rRNA基因和mcrA基因在深圳河湾流域中的序列信息,将序列信息处理得到的深古菌和产甲烷古菌的群落结构信息(相对丰度和多样性)与样品的环境参数(pH、盐度、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮、总氮、总有机碳、总碳、无机碳)进行多种统计学方法分析,包括Alpha多样性分析(OTU多样性和香农多样性分析)、冗余分析(RDA分析)、皮尔森相关分析(Pearson分析)、多因素回归分析(MRT分析)以及共现性网络分析。另外,为了解深圳河湾流域中深古菌和产甲烷古菌的绝对丰度,本研究利用荧光定量PCR(q-PCR)手段,分别测定深古菌16S rRNA基因和产甲烷古菌mcrA基因的拷贝数,并与环境因子做了统计学方法分析,最终获得本研究的结果如下:1)在深圳河湾流域表层沉积物中,共检测到10个不同的古菌门类,其中深古菌和广古菌是主要的优势古菌门类。本研究发现深古菌主要分布于深圳湾的海洋环境中,广古菌主要分布在大沙河淡水环境。统计分析揭示了深古菌和广古菌的相对丰度与环境因子的相关关系完全相反,暗示着两者对于环境因子的偏好具有很大的差异。而共现性网络分析也揭示了深古菌与广古菌的共存具有负相关关系(P<0.05),表明深古菌和广古菌有不同的生态位。2)在深圳河湾流域表层沉积物中,一共检测到多达20个深古菌亚群,与目前已确定分类的25个深古菌亚群相比,几乎涵盖了全部主要的深古菌亚群,说明深圳河湾流域中深古菌具有丰富的亚群多样性。其中Bathy-6,-8,-15和-17是深圳河湾流域中占主导地位的深古菌亚群。Bathy-8以在海洋环境中相对含量最为丰富,一直被认为是海洋环境中的指示菌。此外,Bathy-6,-15和-17也被是认为是盐度耐受的深古菌类群。3)根据深古菌群落结构的冗余分析及16S rRNA基因绝对丰度与环境因子的皮尔森相关分析,揭示了盐度与深古菌的相对丰度(R=0.861,P<0.01)和绝对丰度(R=0.832,P<0.01)均极显著正相关,而氨态氮的含量与深古菌的相对丰度(R=-0.821,P<0.01)和绝对丰度(R=-0.696,P<0.01)则均极显著负相关,表明盐度和氨态氮含量是构成深古菌群落结构的主要影响因素。值得关注的是氨态氮浓度极可能是抑制深古菌生存的理化因子,这对后续深古菌的分离培养工作可能具有一定的指导意义。此外,本研究还发现pH和硝态氮也是影响深古菌群落结构的重要影响因子。4)本研究中揭示了深古菌亚群Bathy-6具有独特的环境因子偏好和生态位分布,Bathy-6与氨态氮(R=0.726,P<0.01)和硝态氮(R=0.849,P<0.01)都显著正相关,与盐度(R=-0.896,P<0.01)则显著负相关,Bathy-6与环境因子的这些显著相关性与其他亚群都不相同,暗示着Bathy-6具有独特的环境因素偏好和特定的生态位分布,深古菌亚群与其它古菌的共现性网络分析也进一步证明了Bathy-6的独特性。5)在深圳河湾流域表层沉积物中,一共检测到1个非广古菌的产甲烷古菌门和广古菌门的6个产甲烷古菌目以及1个厌氧甲烷氧化目,分别是:韦斯特产甲烷古菌门、甲烷八叠球菌目、甲烷微菌目、甲烷杆菌目、甲烷胞菌目、Methanofastidiosa、Methanomassiliicoccales和ANME-1。其中甲烷八叠球菌目、甲烷微菌目和甲烷杆菌目是深圳河湾流域表层沉积物中的优势产甲烷菌群。6)据产甲烷古菌绝对丰度定量的结果,产甲烷古菌的平均含量在大沙河中明显高于深圳湾海区,同时mcrA基因的绝对含量与环境因子的皮尔森相关分析也揭示了产甲烷古菌的含量与总有机碳(TOC)和总碳(TC)(R=0.733,P<0.01)均极显著正相关。揭示了TOC是构成产甲烷古菌群落丰度和分布的最关键因素。