氨氧化和甲烷氧化是碳氮循环中的重要步骤。直到现在,关于功能微生物的全球分布研究的来源序列都是公共数据库中基于PCR反应得到的,而PCR的引物偏向性会遗漏许多重要的微生物特别是未培养微生物。随着高通量测序技术的发展,许多环境样品进行了元基因组和元转录组测序,因此我们的研究将挖掘CAMERA数据库中的元基因组和元转录组序列数据,分析氨/甲烷氧化微生物在全球海洋的分布格局。56553条amoA或pmoA参考序列在90%的相似度通过Usearch聚类后获得373条代表序列并在CAMERA数据库中进行tBLASTn搜索。经过筛选、去重和去掉低质量序列后从元基因组得到885条序列,从元转录组得到14972条序列,这些序列来自全球105个不同样品(其中元基因组85个,元转录组20个)。氨氧化古生菌在96%的样品中都有检测到,说明其广泛分布于海洋中。这些样品包括海岸,公开海域表层和深层海水,热泉喷口以及共生物。在这些海洋样品中发现了氨氧化古生菌5个类群中的4个,其中Nitrosopumilis cluster占主导优势。在18个Nitrosopumilus cluster二级类群中,相对丰度最高的是Nitrosopumilus subcluster 13。氨氧化细菌分布于海岸和公开海域,相对丰度和活性显著低于氨氧化古生菌,但同时在10个高纬度极地海洋样品检测到,说明其对冷环境有一定的适应性。在公开海域深层海水和热泉喷口检测到甲烷氧化细菌,因为海底和热泉喷口产生甲烷。元基因组和元转录组的结果表明氨氧化古生菌在海岸的活性远远超过公开海域深层海水中的活性。NMDS和Mantel test分析结果显示深度,纬度,氧气浓度,氨浓度和温度影响氨氧化古生菌在不同海洋环境中的分布。氨氧化细菌(β-proteobacteria)反向引物amoA-2R序列上7号位置有53%C的错配和37%A的错配,13号位置有94%T的错配,所以引物的这两个位置需要改进,但未来需要更多的实验进行验证。