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背景:近年来，由于辽河附近经济的发展，各种工业废物，生活废水，以及农业上使用的化肥等经由辽河排入海中使水中的氮磷等元素的含量迅速增加，水体富营养化严重，区域性生态环境恶化，对人类活动产生了重大影响。硝化与反硝化作用在氮富集的河口区域起到重要的作用，硝化与反硝化作用一方面通过可以通过一步步反应将无机氮转化为氮气以氮气的形式永久的除去该环境中的氮，避免了因富营养化导致的赤潮;另一方面由于反硝化作用可以产生N2O其既是一种很强的温室效应气体又可以破坏臭氧层形成臭氧层空洞，因此从全球意义上来讲研究硝化反硝化作用具有重要意义。由于反硝化细菌中含有反硝化功能基因，因此可以通过检测反硝化基因的数目的方法来检测反硝化细菌的数目。反硝化基因是一类功能基因，绝大部分反硝化细菌中含有反硝化基因，反硝化基因在细菌中的保守型很高，因此可以依据反硝化基因的保守性，设计合适的简并引物去扩增基因。从而最终通过检测反硝化基因的数目的方法检测反硝化细菌的数目。 方法:本实验采用实时定量PCR的方法检测环境中硝化反硝化功能基因的浓度。首先以样品为模板进行PCR，扩增得到目的基因片段，之后对该基因片段进行纯化，连接到质粒载体上，转染大肠杆菌，测定质粒的浓度并计算其拷贝数，以此作为模板测定环境中功能基因的拷贝数。 结果:辽河口5月沉积物nirS浓度范围为1.49×105-5.71×106copies/g,均值为1.89×106copies/g;8月沉积物nirS的基因浓度范围为5.19×104-9.02×107copies/g均值2.72×107copies/g;辽河口5月水样的nirS基因浓度范围为3.94×105-3.19×107copies/L，均值为7.76×106copies/L;8月份水样的基因浓度范围为1.31×106-7.31×108copies/L，均值为2.14×108copies/L。对于沉积物和水样中8月份nirS基因的浓度均值要大于5月份的基因浓度均值，并且8月大部分站位的nirS的基因浓度要高于5月份的基因浓度。对nirS的站位浓度分布分析发现，其分布并没有明显的规律性，而是以一些站位存在极值的分布。辽河口5月沉积物nirK的浓度范围为5.34×104-8.75×107copies/g，均值1.64×107copies/g;8月沉积物nirK浓度范围为2.18×105-5.19×107copies/g均值8.79×106copies/g;辽河口5月水样中nirK基因浓度范围为7.71×105-2.54×108copies/L均值为2.35×107copies/L;8月份水样nirK基因浓度范围为9.28×105-9.39×108copies/L均值为1.44×108copies/L。8月份沉积物nirK基因浓度均值要小于5月份nirK，水样中则正好相反。nirK也是存在极值的分布。辽河口5月沉积物nosZ基因浓度范围为1.32×103-1.41×106copies/g均值2.83×105copies/g;8月份沉积物nosZ基因浓度范围为1.06×104-7.55×105copies/g,均值为2.33×105copies/g;辽河口5月份水样的基因浓度范围为3.22×103-4.92×105copies/L，均值为1.12×105copies/L;8月份水样基因浓度范围为3.86×106-2.19×106copies/L，均值为1.28×106copies/L。沉积物中8月份大多数站位nosZ基因的浓度要小于5月份nosZ基因的浓度，水样中则刚好相反，nosZ基因浓度的站位分布也没有明显的分布规律。辽河口5月沉积物16S rRNA基因浓度范围为8.71×103-3.31×108copies/g均值为4.47×107copies/g;8月份沉积物16S rRNA基因浓度范围为8.46×105-8.48×108copies/g,均值为1.07×108copies/g;辽河口5月份水样基因浓度范围为2.24×105-4.21×107copies/g均值为6.77×106copies/L;8月份水样浓度范围为2.24×105-1.88×1010copies/L均值为1.99×109copies/L。沉积物和水样中8月基因的浓度均值和大部分站位都大于5月份基因的16S rRNA基因的浓度。 结论:对于nirS和16S rRNA，沉积物和水样中8月份基因的浓度都要高于5月份，这提示有可能是温度和硝酸盐浓度的升高从而导致的。对于nirK和nosZ结果则不同，甚至水样和沉积物的规律也不一样，这提示不同基因以及不同介质对时间变化的反应是不一样的。四种基因分布并不呈现由河流河口到远海逐渐降低的趋势，而是以某些站位存在极值的方式分布。