海岸带是海洋与陆地交界的区域，是地球上生产力和生物多样性最高的生态系统之一，也是海洋环境中受人类活动影响最大、生物地球化学循环最为活跃的区域之一。海岸带包括海洋植物着生区（如海草床，红树林和盐沼）及人工构建的海洋牧场等多种生境，受到不同程度的人类活动的影响。海岸带沉积物是有机质埋藏、营养盐再生和温室气体排放的重要场所，其中微生物在底栖物质循环中扮演重要角色。沉积物的理化性质受上覆水氧含量、植物定植和季节变化等多种因素影响。在海草床生态系统中，海草生长状态、光合作用受季节变化影响，进而可能对沉积物中的微生物多样性及其生态功能产生影响；海洋牧场由于人类活动干扰强烈（经济动植物养殖等），水体通常富营养化，且海底富集大量养殖动物粪便，在微生物的作用下分解耗氧，夏季高温期水层间氧气交换受限，很可能引起底层海水低氧事件。然而，目前有关海草床在季节变化过程中及海洋牧场季节性低氧事件发生过程中的沉积物微生物多样性与群落结构动态和相关驱动因素尚不清楚。

本工作对山东荣成天鹅湖自然保护区内的大叶藻（鳗草，Zostera marina）海草床季节变化过程中和烟台牟平海洋牧场季节性低氧事件发生过程中的沉积物微生物动态开展了分子生态学研究。通过16S rDNA高通量测序与荧光定量PCR技术，分析了沉积物中古菌和细菌的多样性、群落结构、丰度和代谢潜力的时空分布格局，剖析了群落结构的变化规律；结合沉积物及其上覆水的理化性质进行了关联分析，探究相关的驱动因素；并对微生物的代谢潜力进行了预测，比较了其变化趋势。主要研究结果如下：

1、海草床表层沉积物中，古菌主要由乌斯菌门（平均相对丰度48.94%）、奇古菌门（23.48%）、深古菌门（14.83%）和广古菌门（3.14%）组成。乌斯菌门的优势子类群为Woese-5b（32.79%），Woese-5a（1.75%），Woese-25（1.32%）和Woese-Other（5.38%）；深古菌门的优势子类群为Bathy-6（6.88%），Bathy-8（2.84%）和Bathy-17（2.5%）。

季节变化是古菌群落结构和丰度动态变化的主要驱动力：季节变化对古菌的α和β多样性均有显著影响（P<0.05）；春、冬季节古菌的α多样指数和16S rRNA基因拷贝数显著高于夏、秋季节；同时，古菌的代谢潜力也呈现明显的季节变化模式，冬季的物质代谢潜力明显强于夏、秋两季。RDA分析显示，古菌群落结构与盐度、温度、pH和总氮显著关联（P<0.05）。海草定植也会影响古菌的丰度和多样性：古菌的16S rRNA基因拷贝数在海草定植区显著高于非草区（P<0.05，t-test）；α多样性在草区较非草区降低，但不显著（P>0.05）。

2、海草床表层沉积物中，细菌群落比例最高的是变形杆菌（64.63 %），其次是放线菌（8.44 %）、拟杆菌门（8.15 %）、绿弯菌门（5%）、酸杆菌门（2.27 %）、浮霉菌门（2.16 %）和厚壁菌门（1.97 %）。

季节变化是细菌群落结构和丰度动态变化的主要驱动力：季节变化对细菌的β多样性有显著影响（P<0.05，ADONIS）；α多样指数随季节变化趋势为春季>夏季>秋季>冬季（P<0.001，ANOVA）；春、冬季节细菌的16S rRNA基因拷贝数显著高于夏、秋季节（P<0.05，ANOVA）；代谢潜力呈现春、冬季节强于夏、秋季节的趋势。RDA分析显示，细菌群落与盐度、pH、温度和金属铁显著相关（P<0.05）。海草定植对细菌16S rRNA基因拷贝数的促进作用不显著，但显著地降低了α多样性（P<0.05，t-test），并对细菌β多样性有显著影响（P<0.05，ADONIS）。

3、在海草床柱状沉积物中，古菌和细菌的群落结构和丰度均呈现出明显的垂直分布特征：古菌中奇古菌门相对丰度随深度增加而显著增加（P<0.05，ANOVA），而细菌中δ-变形菌的相对丰度随深度增加而显著降低（P<0.05）；深度对古菌和细菌的α和β多样性均无显著影响（P>0.05）；细菌和古菌16S rRNA基因拷贝数随深度的增加而降低，在沉积物5 cm深处，细菌的16S rRNA基因拷贝数显著高于20 cm和30 cm层（ANOVA，P<0.05）。

4、在海洋牧场表层沉积物中，奇古菌门（58.55%）是古菌的最优势类群，其次是深古菌门（19.34%）、乌斯古菌门（16.76%）、广古菌门（1.54%）和洛基古菌门（1.30%）。底层海水低氧发生过程中，古菌的α多样性在高氧组（H组，DO>5 mg L^-1）低于中氧组（M组，3≤5 mg L^-1）和低氧组（L组，DO≤3 mg L^-1）；古菌的16S rRNA基因拷贝数在M组高于H和L组。RDA结果显示，古菌群落结构与DO、DIN和TOC显著相关（P<0.05）。

5、在海洋牧场表层沉积物中，细菌优势类群为变形杆菌（62.28 %），其次是放线菌门（12.77 %）、酸杆菌门（5.69 %）、拟杆菌（4.7 %）、绿弯菌门（4.4 %），芽单胞菌门（2.52 %）、厚壁菌门（1.48 %）、黏胶球形菌门（1.21%）和硝化螺旋菌门（1.19 %）。低氧发生过程中，细菌的α多样性指数随DO的下降而显著上升，L组最高（P<0.05，ANOVA）；细菌的16S rRNA基因拷贝数受低氧影响不显著（P>0.05，ANOVA）。RDA结果显示，细菌的群落结构与DO、温度和TOC显著相关（P<0.05）。

综上，在海草床沉积物中，季节是古菌和细菌群落结构和丰度动态变化的主要驱动力；低氧事件发生过程中，海洋牧场底层水氧含量、温度和沉积物有机质含量（TOC和DIN）是沉积物中古菌和细菌群落结构动态变化的主要驱动力。