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煤层气是一种重要的非常规天然气,其开发及利用不但能够改善我国的能源结构,而且还可以减少环境污染。根据生成途径不同,煤层气可分为热成因气和生物成因气。其中,生物成因气是在混合微生物菌群的作用下通过降解煤来产生。基于生物成因气生成机制,通过促进煤层中产甲烷微生物菌群的生长及代谢去产生额外的生物气,可以提高煤储层中生物气的含量,从而实现煤层气的再生及增产。然而,生物气化过程中涉及到的微生物种类组成较复杂,多种微生物在其中承担不同的功能,例如一些细菌需要先把煤中的大分子化合物降解成小分子代谢产物,然后才能被产甲烷古菌利用并转化为甲烷。解析生物成因气相关微生物群落的多样性有助于掌握功能微生物的类型,为实现调控微生物成气及揭示微生物成气机理奠定理论基础。本研究以煤层气厌氧富集培养样为菌源、褐煤为碳源进行了生物产气模拟实验,并初步探索了无机氮源NH4Cl的添加对甲烷生成量的影响,同时通过宏基因组测序分析了产气过程中微生物群落的动态变化及其相关功能基因。实验结果表明,相较于不添加无机氮源NH4Cl的产气培养,添加氮源NH4Cl有相对较多的甲烷气生成;在补氮产气培养实验中,随着培养时间的延续,样品中检测到的产甲烷古菌比例相应增高,主要以Methanosarcina和Methanobacterium为主,这一发现表明,甲烷气的产生途径主要为乙酸营养型和氢营养型的混合途径;其次,在煤大分子降解相关功能基因的挖掘分析中,基于KEGG代谢通路分类发现,注释到的新陈代谢（Metabolism）类的基因数最多,占全部注释到KEGG数据库基因的69.30%。其中,注释到的异源物质生物降解和代谢（Xenobiotics biodegradation and metabolism）的相关基因主要参与了煤大分子的生物降解过程;在氮代谢分析中,分别注释到了异化硝酸盐还原（Dissimilatory nitrate reduction）、反硝化作用（Denitrification）、固氮（Nitrogen fixation）等反应的功能基因,这表明产气过程中的部分微生物可以利用硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用。但在氮代谢通路中没有注释到利用氨（Ammonia）的相关功能基因。同时,为了快速检测甲烷气生成过程中的优势微生物,本研究以寺河矿煤层气田产出水及其富集培养样中的微生物总基因组DNA为对象,通过PCR-DGGE分别获取细菌及古菌16S rRNA基因的V3区和V3-V4区片段,并将其连接到pEASY?-T3载体上,用于制备适用于煤地质环境微生物群落PCR-DGGE检测中的物种DNA Marker。实验结果表明,制备的细菌及古菌物种DNA Marker均具有清晰、明亮且种属特异的组成条带;在应用物种DNA Marker对富集培养样中的微生物群落进行监测时,发现DGGE检测到的优势物种与高通量测序结果一致,表明本研究制备的物种DNA Marker在DGGE快速检测微生物群落结构组成中具有较高的可靠性,可作为分子标准应用在煤地质环境微生物的多样性研究中。此系列DNA Marker的制备可以为PCR-DGGE物种多样性分析中省去克隆测序步骤,从而加速实验进程。