CO2过量排放引起的全球变暖给地球生态环境和人类发展带来了重大而深远的影响。微藻利用光合作用固定C02具有无污染、低能耗以及可资源化利用C02等优点而受到人们广泛关注。但是藻类培养需要光照,不耐高浓度C02,培养面积较大,限制了其规模化的应用。因此,探索无需光照的高效固碳微生物对于更广泛环境条件下的微生物固碳具有重要意义。海洋是全球最大的碳库,同时也是最大的微生物库。海洋由于其贫瘠、多样的自然环境,蕴含着丰富的自养微生物资源。我们前期研究已从我国沿海表层海水筛选富集到非光合固碳微生物菌群,并通过电子供体的优化,大幅度提高了其固碳效率。但是由于海水在全球分布面积广,所处地理环境、自然条件差异多样。尤其不同深度的自然环境差异很大,因此不同区域、深度海水的微生物群落结构可能不同,主要固碳菌基因和非光合微生物固碳潜能分布,及非光合微生物固碳潜能对不同电子供体的响应也可能有异。然而目前尚未有不同地理位置、不同深度海洋固碳基因和非光合微生物固碳潜能分布格局的相关研究。本研究以2013国家自然科学基金南海西部开放航次(航次编号：NORC2013-07)采集的南海海域海水为研究对象,分析了南海海域主要固碳基因和非光合微生物固碳潜能的空间分布格局,并通过海水总细菌数量和微生物群落结构分析,结合各地海水的理化性质探讨了导致主要固碳基因与非光合微生物固碳潜能空间差异的可能原因,结果表明：(1)主要固碳基因cbbL和cbbM丰度在表层各区域海水中呈现一定的差异变化,A区域(18°N-20°N,110°E～113°E)固碳基因丰度较高,B区域(15。N-17°N,110°E-112°E)、C区域(15°N-17°N,112°E-114°E)固碳基因丰度较低。其他区域D(12°N-15°N,110°E-112°E)、(12°N-14°N, 112°E-114°E)、F(约10°N,113°E-114°E)的固碳基因丰度都大致相当,总菌量是造成固碳基因水平分布差异的主要因素,群落结构的差异也是原因之一；(2)分别以H2、Na2S2O3为电子供体培养后各区域海水非光合微生物固碳潜能有显著差异。以H2为电子供体培养后B区域的固碳能力最高,C区域最低。D、E区域固碳能力较A、F区域高。以Na2S2O3为电子供体驯化培养后,各区域的固碳能力：A、B、E、F区域大致相当,D区域较高,C区域最低。海水的微生物群落结构(副球菌属的比例)是非光合微生物固碳潜能水平分布差异的主要因素；(3)两种主要的固碳功能基因cbbL和cbbM丰度随海水深度变化而变化。表层海水中cbbL基因丰度显著高于中层水,相反,中层海水中cbbM的基因丰度显著高于表层水,且固碳基因相对量随随深度变化的趋势和绝对量变化趋势相同,不同深度菌群结构差异是造成固碳基因丰度分布差异的主要原因；(4)南海海域不同深度海洋非光合微生物固碳潜能对不同电子供体的响应有显著差异。以H2为电子供体时,表层海水中的非光合微生物固碳效率高于中层海水中的,反之以Na2S2O3为电子供体时,中层海水的非光合微生物固碳效率高于表层海水,微生物群落结构差异(副球菌属、海杆菌属、霍米海角假海源菌的比例)以及由其产生的固碳基因cbbL、cbbM的丰度差异是导致不同电子供体条件不同深度非光合微生物固碳潜能的主要因素。上述结果表明主要固碳基因和非光合微生物固碳潜能分布总体存在空间差异,但水平固碳基因分布格局与固碳潜能分布格局并不完全相符合,这可能和菌群结构有关。含有固碳基因的海洋菌在异位(实验室)条件下可培养的程度不同,副球菌属可能是含有固碳基因的较易培养的非光合微生物,在副球菌属含量较多的海域可能能筛选富集到固碳潜能较高的非光合微生物菌群。