红树林湿地作为最高产的生态系统之一,富含有机质和养分。微生物作为红树林物质循环的主要驱动者,在红树林沉积物的生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。有研究报道厌氧氨氧化（Anaerobic ammonium oxidation,Anammox）和亚硝酸盐依赖的厌氧甲烷氧化（Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO）微生物可共存于红树林这一生态系统中,这两类新型微生物处理工艺的应用可使废水处理系统更具可持续性。然而目前关于红树林来源的Anammox菌与其它微生物之间的相互作用却鲜有报道。课题组前期的原位调查发现福建漳江口红树林桐花树生境下50-60 cm深的沉积物拥有活跃的N-DAMO和Anammox活性,本研究在实验室搭建了富集N-DAMO和Anammox细菌的生物反应器。结合反应器中的氮转化率、氮转化功能基因实时荧光定量PCR、16S rRNA基因扩增子测序以及基于宏基因组学的微生物群落功能代谢途径重构来揭示Anammox反应器中微生物之间潜在的互作网络,旨在更好地理解红树林来源的Anammox富集体系中的菌间互作机制。主要研究结果如下:1、在富集培养的第一阶段（0-313天）,反应器中仅添加甲烷和亚硝酸盐。到第300天时,Anammox细菌的相对丰度达到6%。而NC10 16S rRNA基因的拷贝数为1.05×105 copies/g dry soil,与原位水平处于同一数量级。从第313天开始往反应器中投加铵,Anammox细菌的丰度迅速升高。反应器中亚硝态氮与铵态氮的转化率比值在1.2左右,接近化学计量比1.146。到第420天时,Anammox细菌的相对丰度达到52%。基于Welch’s t-test（p＜0.05）的生物统计检验结果表明反应器在加铵前后,从科水平上Methylococcaceae、Anaerolineaceae、Ignavibacteriaceae等类群的丰度呈现出显著性差异。2、基于16S rRNA基因扩增子测序的微生物群落功能预测结果表明在富集培养的前期,与固氮过程相关的功能基因nifH/D/K以及硝酸盐的异化还原过程相关的功能基因nrfA的丰度总体上呈现上升趋势。另外与固氮功能有关的OTUs序列大部分注释到Methylococcaceae科的类群,到第300天时,反应器中Methylococcaceae科的相对丰度已经达到11.6%。而与硝酸盐异化还原功能有关的 OTUs 序列则注释到 Caldilineaceae 科、Anaerolineaceae 科以及Ignavibacteriaceae科等类群,但是这些类群的相对丰度普遍不高。基于Tax4Fun的微生物群落功能代谢谱预测结果表明在外源铵盐添加前,富集体系中的氮代谢流趋向于氨化、固氮以及硝酸盐的异化还原等过程。3、当富集至第550天时,反应器中Anammox菌hzsB基因的拷贝数仍旧为109数量级,因此从第551天开始停止供应甲烷。到第620天时,Anammox细菌的丰度继续升高至57%左右,于是选择第500天和第620天的样品进行宏基因组测序。基于mmgenome的宏基因组分箱获得了一个完整度为98.24%、污染度为4.30%的Anammox细菌基因组草图,为Candidatus Scalindua属的潜在新种,其与亲缘关系最近的Candidatus Scalindua wagneri 16S rRNA基因序列的相似性为97.95%。经过注释之后发现这一潜在新种的Anammox细菌除了具有核心代谢通路之外,还拥有完整的多糖类物质降解、甲酸和乙醇氧化以及丙酮酸发酵产乙酸等途径,说明红树林富集来源的Anammox细菌具有代谢多样性。4、基于宏基因组分箱获得的 MAGs（metagenome-assembled genomes,MAGs）代谢途径重构的菌间相互作用预测结果表明绿弯菌门和绿硫菌门的类群拥有通过发酵作用来产生一些简单有机化合物的潜力,可作为红树林来源的Anammox细菌利用的潜在底物。同时绿弯菌门和绿硫菌门类群的MAGs中还注释到大量的氨基酸类肽酶,说明其具备降解Anammox细菌代谢过程中所分泌的一些胞外肽类物质的潜力。此外,这些MAGs中均缺乏完整的合成某些必需氨基酸的通路。而Anammox细菌中这些氨基酸的生物合成路径却非常完整,暗示这些类群与Anammox细菌之间存在一定的代谢依赖性。变形菌门、拟杆菌门中的类群大多拥有执行反硝化过程的潜力,可能在一定程度上帮助缓解过高的硝态氮负荷从而促进富集体系中亚硝态氮的良性循环。甲基球菌科类群的基因组中注释到大量的呼吸链末端氧化酶,暗示其拥有进行好氧呼吸的潜力。由此推测甲基球菌科的类群可能在某种程度上消耗体系中的氧气,从而为Anammox细菌创造合适的厌氧环境。