近岸滩涂与人类生活密切,但随着人类活动的不断增加,遭受了不同程度的污染。生物修复因成本低廉、不引起二次污染等优点逐渐受到人们的重视。贝类、多毛类等大型底栖动物已被用于养殖池环境的生物修复中。微生物作为海岸带生态系统的重要组成部分,在营养输送、有机物降解、污染物转化等方面都具有重要作用。微生物对环境变化响应迅速,因而也是环境检测的重要指标。古菌是海洋微型生物的主要类群之一,不仅能在极端环境下生存,也普遍存在于正常海洋环境中。古菌含量巨大,在生物地球化学循环中扮演着重要角色。尽管古菌在许多环境中的多样性已有较多报道,但在近岸滩涂环境中的研究还不够,尤其是古菌在底栖动物生物修复过程中的动态变化未见报道。本研究通过引入大型底栖动物(多毛类沙蚕和贝类泥蚶)分别在野外和室内对福建沿海滩涂底泥进行生物修复试验。在以传统理化指标对修复效果进行评价的基础上,通过构建古菌16SrRNA基因、amoA基因克隆文库、RFLP、DGGE以及高通量测序技术,首次对底栖生物修复过程中,,古菌群落结构及其对生物修复的响应进行了研究。本研究结果为了解古菌在底栖动物修复过程中的作用、评估生物修复的效果、优化滩涂环境修复措施、完善环评指标,以及开发超微型生物实时动态监测系统等奠定基础。研究结果如下:1、对福建典型封闭型海湾三沙湾和城市型海湾厦门市集美区海边滩涂底泥的理化指标进行了检测和评价:二沙湾滩涂底泥中N、P、S含量均超标,且P、S含量远远超出参考值,重金属潜在危害指数Pb>Cd>Cu>Zn>Cr,潜在风险等级依次为极高、极高、高、中和中。集美滩涂底泥中P、S含量较三沙湾样品屮低,但也远超参考值,重金属污染的风险大小依次为Cd>Pb>Cu>Cr>Zn,风险等级依次是极高、高、高、中和中。三沙湾滩涂底泥和集美滩涂底泥播种底栖动物的处理组和对照组之间理化指标和重金属含量在本试验修复期内的变化均未达到显著水平。2、构建了三沙湾和集美滩涂底泥中古菌16SrRNA基因克隆文库:共筛查了 283个克隆子,分为42种带型,所有克隆子均划分为奇古菌门(MGI类群)、泉古菌门(MCG类群)和广古菌门(MBG-D、MBG-E、VALⅢ和DHVE6类群)。其中奇古菌的MGI类群占绝对优势(占全部克隆子的75.6%)。泉古菌的MCG类群和广古菌各占全部克隆子的15.2%和9.2%。厦门市集美区滩涂底泥中古菌的多样性低于三沙湾样品。播种泥蚶的三沙湾样品中古菌群落结构较未播种泥蚶的要丰富,播种泥蚶似乎刺激了 MCG类群古菌生长,而抑制了 MGI类群古菌的生长。三沙湾滩涂底泥中古菌多样性在夏季高于冬季。3、构建了三沙湾滩涂底泥中活性氨氧化古菌amoA基因克隆文库:共430个有效序列分成59个OTU,这59个OTU分别属于海洋和海洋沉积物来源的Cluster M族群和土壤及淡水沉积物来源的Cluster S族群,但只有2个克隆子属于Cluster S,说明三沙湾滩涂底泥中的活性氨氧化古菌的分布具有明显的海洋/海洋沉积物分布特征。除个别(冬季)样品可能受季节影响外,沙蚕和泥蚶的扰动作用有增强活性氨氧化古菌多样性的趋势。修复生物沙蚕和泥蚶的引入刺激了三沙湾滩涂底泥中某些原环境中含量较低或活性较低的氨氧化古菌(Cluster 4、Cluster 5、Cluster 10)的生长。4、以集美滩涂底泥为研究对象,进行了室内模拟沙蚕修复试验,运用高通量测序技术研究了修复过程中古菌的群落结构及动态变化。高通量测序共测得574,383条序列,95%以上序归为广古菌门和奇古菌门,只有少量未分类的古菌。属水平上,以MGI_unclassified为最优势类群,DHVEG-6_norank为次优势类群,分别占到总序列的32.87%和19.19%。在本试验周期内,播种沙蚕的处理组和未播种沙蚕的对照组之间、不同密度的沙蚕处理组之间,古菌群落结构均未表现出明显的差异。与未播种沙蚕的对照组相比,播种沙蚕的处理组中存在部分丰度上调的古菌类群,还存在少量丰度下调的古菌类群,丰度上调古菌类群中很多是产甲烷的古菌。5、无论是三沙湾滩涂底泥野外修复试验,还是集美滩涂底泥室内模拟修复试验,播种底栖动物的处理和未播种底栖动物的对照间非金属污染物和金属污染物的值均没有显著差异,但古菌或活性氨氧化古菌群落结构却有很大的不同,说明古菌对环境变化的响应更为迅速,能够做为环境监测的重要潜在指标。