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海冰在全球生态系统中占有重要的地位,其面积在冬季能达到全球面积的13%。氮循环是生物圈物质能量循环的重要组成,其中微生物参与的氨氧化过程是硝化作用中的限速步骤。目前,涉及海冰氨氧化菌的研究较少,本研究以南极普里兹湾海冰样品作为实验材料,以16S rRNA和amoA (Ammonia monooxygenase subunit A)基因为分子标记,对不同层次的海冰进行氨氧化菌的多样性以及丰度进行分析。通过构建细菌16S rRNA基因文库,海冰细菌主要归属于Y-变形细菌(Proteobacteria)亚纲,α-变形细菌亚纲以及CFB菌群(Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroide division),其中大部分16S rRNA基因序列与分离培养自海洋环境、南北极海冰菌株的16S rRNA基因序列相似性较高(90-99%)。冰下海水中细菌多样性较丰富,在海冰底部样品中未检测到CFB菌群,细菌组成在不同层次中呈现些微的差异性。在海冰以及冰下海水样品中,全部P-AOB属于Nitrosospira Cluster1。通过分析细菌amoA基因文库,海冰以及冰下海水样品中的amoA基因序列全部为Nitrosospira,大多数序列与来源于极地环境的Nitrosospira的amoA基因序列亲缘关系最近。仅在海冰底部检测到古菌16S rRNA基因序列,与来源于北极海水、海冰中古菌16S rRNA基因序列相似性最高,属于泉古菌海洋类群1(Marine Group Ⅰ Crenarchaeota);冰下海水中,古菌16S rRNA基因序列主要归属于泉古菌Marine Group Ⅰ和广古菌(Euryarchaeote) Marine Group Ⅱ、Ⅲ。上层以及中层海冰样品没有检测到古菌amoA基因序列,底层海冰amoA基因序列全部属于泉古菌的clustersB,多数序列与来源于鄂霍次克海沉积物样品中的序列相似性最高。冰下海水amoA基因序列全为泉古菌。采用QPCR技术对细菌、古菌16S rRNA和amoA基因拷贝数进行分析,海冰细菌16S rRNA基因拷贝数在2.9×106-3.8×107/μg DNA之间,海冰中层最高；细菌amoA基因拷贝数在1.3×104-5×104/μg DNA之间,海冰底部最高。古菌16SrRNA基因拷贝数在5×103-2.4×104/μg DNA之间,中层古菌丰度最高；古菌amoA基因拷贝数在1.8×103-1.7×105/μg DNA之间,中层海冰要比上、底层高出两个数量级。海冰中古菌amoA基因丰度高于细菌的,推测AOA在海冰氨氧化过程中所起的作用要高于AOB。古菌amoA基因与泉古菌16S rRNA基因数量之比在0-7.1之间,暗示可能仅部分泉古菌中含有amoA基因。对海冰以及海水中的细菌、古菌进行FISH计数,结果表明海冰中细菌数量在0.92×105-1.22×106cells/cm3之间,其中海冰底层中细菌数量较上、中层高,占细胞总数一半以上；海水中,细菌数量为0.40-1.78×105cells/cm3。海冰中古菌数量在0～5.33×105cells/cm3之间,海冰底层中古菌数量占细胞总数4.13-25.12%。本研究首次证实南极海冰内部AOB和AOA的存在,初步推断AOA氨氧化作用要高于AOB,且只有部分泉古菌为氨氧化古菌,但此结果还需要进一步的研究证实。