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硝化细菌与反硝化细菌催化的硝化与反硝化作用在促进河流生态系统N元素营养物质转化，缓解环境压力过程中发挥着重要的作用。深入了解河流生态系统中硝化与反硝化细菌的存在状况，可以为污染河流原位或异地修复提供有力的微生物学根据。此外，硝化细菌作为单细胞微生物，对环境变化敏感，是环境污染标示的重要指标。本论文采用基于PCR的变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究北京温榆河、深圳布吉河水样与沉积物中总细菌，硝化、反硝化细菌微生物群落结构的分布情况，并采用实时定量PCR技术分析河流微生物的生物量变化，探究微生物群落结构、微生物量与环境因素的相关性。
河流微生物多样性指数对比研究表明，微生物多样性存在着地点和时间的差异。Pearson相关分析表明，温榆河水样微生物多样性指数与TOC和NH3-N等水质指标显著相关，而布吉河水样微生物多样性指数与水质指标相关性不显著。冗余度(RDA)分析显示，C、N营养元素是影响温榆河水样中总细菌群落结构的主要因素，而N盐是影响布吉河水样中总细菌群落结构的主要因素。
DGGE条带切胶测序和系统发育树方法分析微生物群落菌种组成发现，Gamma-proteobacteria、Beta-proteobacteria在温榆河和布吉河水样中占优势地位；温榆河沉积物中Beta-proteobacteria纲占绝对优势，而布吉河沉积物中微生物群落由不同的变形菌纲细菌构成。温榆河和布吉河8月份水样中氨氧化细菌(AOB)主要归属于Nitrosomonas属Cluster6和Nitrosospira属，还有一些类似于Methylophilus属和未被认知的AOB。
微生物定量分析实验表明：温榆河和布吉河水样中总细菌、AOB生物量和反硝化细菌nosZ和narG基因数量变化范围分别为109～1011 copies/L、107～108copies/L、106～109copies/L和105～109copies/L；沉积物中总细菌生物量变化范围为109～1011 copies/g，反硝化细菌nosZ和narG基因量分别为105～107copies/g和107～108copies/g。
温榆河不同时间(8月和3月)水流量相差较大，水体中总细菌生物量的变化范围不同。与3月份相比，8月份水样中总细菌和AOB生物量变化范围小；而3月份水样中AOB生物量中值比8月份高，生物量变化范围也较大。
温榆河8月份水样中AOB基因丰度明显低于3月份，而nosZ和narG基因丰度随时间的变化规律正好相反；温榆河水样中AOB、nosZ和narG三种基因丰度相对大小变化也较大，8月份水样中三种基因丰度均值大小顺序为AOB(0.04％)nosZ(0.29％)>narG(0.045％)。
水质与微生物群落结构和生物量的相关性分析表明，温榆河和布吉河水质的变化对微生物群落结构的影响较大，但对微生物量的影响却相对较小。
本论文探究中国污染河流水体中微生物群落结构分布，为污染河流微生物净化研究及微生物指标评价水环境污染状况体系建立提供基础信息。