硝化过程是连接氧化态和还原态无机氮的重要过程。一百多年以来,硝化过程一直被认为是氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌介导的氨氧化和亚硝酸盐氧化两个过程。直到2015年发现的能够单独将氨氮经过亚硝氮氧化至硝态氮的全程硝化菌（comammox Nitrospira）,打破了长久以来对硝化过程的认识。河口滨海湿地是陆海交互作用的特殊地带,环境过程复杂多变。近几十年来由于上游城市化过程加剧,面源污染排放等人类活动影响,大量营养盐进入河口环境,造成了水体富营养化、水层低氧区以及赤潮等严重的生态环境问题。作为氮素循环研究的热点区域,在该区域开展这一新发现的硝化微生物的研究,对于完善河口及近海生态系统中氮素的生物地球化学循环过程至关重要。本研究对中国河口潮滩湿地进行了大规模的硝化菌群的地理分布调查,并以长江口作为典型研究区域,揭示了河口潮滩湿地生态系统中comammox Nitrospira的分布、多样性、菌群动态以及环境驱动因子,为研究comammox Nitrospira的生态位分化及其对全球河口环境中硝化作用的贡献提供了依据。本研究取得的主要研究成果和认识包括:（1）对中国滨海主要河口湿地中comammox Nitrospira的分布和多样性等进行了大规模的调查。在大部分河口区域发现了comammox Nitrospira的存在,其基因丰度范围在4.15×10~5-10.66×10~6copies/g dry sediment之间,低于氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）,与其他生态系统相比也较低。总体来看,comammox Nitrospira的基因丰度呈现出中纬河口区域＞低纬河口区域＞高纬河口区域的特点。硝化速率在空间格局上与基因丰度呈现出相同的分布趋势,且与AOA、AOB和comammox Nitrospira的基因丰度均呈现显著正相关。Clade A1在滨海河口湿地系统中占主导成分,主要与来自淡水以及工程系统的序列聚类在一起,表明上游径流输入是河口潮滩湿地的主要来源,而来自土壤和沉积物的序列（clade A2和clade B）较小。Comammox Nitrospira与典型氨氧化菌AOA和AOB物种之间显示正相关,表明它们之间在河口潮滩湿地系统中是高度共存的。（2）崇明东滩是长江口最大,发育规模最完善的潮滩湿地,受潮汐作用的影响,自陆向海可以分为高潮滩、中潮滩和低潮滩,形成了自陆向海的不同环境梯度。不同潮滩位置的氨氧化菌基因丰度和硝化速率均呈现不同的分布特征,冬季各氨氧化菌的基因丰度和硝化速率由高潮滩向低潮滩逐渐降低,而夏季随着潮滩位置的降低AOA和AOB出现增加的趋势,夏季硝化速率的峰值也出现在低潮滩,但comammox Nitrospira clade A却仍保持了与冬季相同的趋势。PCo A和NMDS分析表明高潮滩的菌群聚集在一起,而中潮滩和低潮滩的菌群结构在不同季节呈现出较远的距离。从不同分支组成来看,高潮滩以clade A2为主,随着潮滩的降低呈现下降的趋势。而中、低潮滩以clade A1为主,随着潮滩的降低而增加。潮汐生境的差异导致沉积物理化性质的差异,进一步影响了沉积物中硝化速率和氨氧化菌的空间分异特征。（3）运用分子生物学技术揭示了长江口边滩湿地沉积物中comammox Nitrospira的时空分布及其不同分支的生态位特征。所有样点均检测到了comammox Nitrospira clade A的存在,而comammox Nitrospira clade B仅在3个样点中被检测到。系统发育分析表明comammox Nitrospira clade A进一步划分为clade A1和clade A2以及clade A3。在clade A2分支中发现一些序列形成了一个独特的群（新命名为clade A2.2）,和传统clade A2（命名为clade A2.1）的自展支持率（bootstrap）仅为37,在来源上也与clade A2.1存在差异。虽然clade A2.2只有10个操作分类单元（OTUs）,但它却分别占到了clade A2和总序列数目的31.5%和19.02%。河口上游到下游的不同分支组成中,clade A2.1、clade A3和clade B主要分布在上游区域,而clade A1和clade A2.2则广泛分布在下游区域。不同分支comammox Nitrospira之间的关系较为复杂,表明不同分支之间的协同机制和竞争机制并存。（4）Comammox Nitrospira对不同环境变量显示出不同的适应性。盐度是影响河口潮滩湿地中comammox Nitrospira分布的重要环境因素,clade A1和clade A2.2可以适应盐度范围较大的河口环境,而clade A3、clade B与clade A2.1相似,对盐度的适应程度较低。夏季的comammox Nitrospira基因丰度高于冬季,温度升高在一定程度上促进了氨氧化菌的活性。硝化微生物均以氨氮作为能量底物,在有限的范围内氨氮和亚硝酸盐能够促进comammox Nitrospira的生长。对不同分支进行分析发现,clade A1和clade A2.2适合低氨氮环境,而来自土壤源的clade A2.1、clade A3和clade B对高氨氮环境的适应性更强,这种对氨氮表现的差异性主要归因于不同分支对氨氮的适应性差异。此外,comammox Nitrospira还受到沉积物中p H、铁离子、TOC、粒径等环境因子的重要影响。（5）通过对硝化抑制剂的筛选,结合纯培养菌株以及DNA-SIP实验,对comammox Nitrospira对硝化作用的贡献进行了评估。研究发现chlorate能够完全抑制comammox纯菌株N.inopinata的氨氧化和亚硝酸盐氧化过程,而对AOA和AOB没有影响。进一步使用河口潮滩湿地沉积物样品结合不同抑制剂进行DNA-SIP实验,结果表明除comammox Nitrospira clade B外,AOA、AOB和comammox Nitrospira clade A均被13CO2成功标记,chlorate显著降低了comammox Nitrospira clade A的基因丰度。基于13CO2标记后的系统发育分析发现硝化抑制剂同时改变了AOA、AOB和comammox Nitrospira clade A的群落结构。结果显示,一定浓度的PTIO、octyne和chlorate可分别特异性抑制AOA、AOB和comammox Nitrospira clade A,基于不同的抑制效果推测comammox Nitrospira对河口潮滩湿地硝化作用的贡献为26.89%,对氧化亚氮的贡献为28.47%。