内陆水生生态系统中的溶解性有机质（Dissolved organic matter, DOM），尤其是惰性溶解性有机质（Recalcitrant dissolved organic matter, RDOM），在全球碳循环中发挥着关键作用。由于RDOM 具有稳定性和难以降解性，它对碳的长期埋藏和温室气体的释放产生深远影响。湖泊沉积物作为RDOM 的长期“储库”，具备显著的碳吸收和埋藏能力，但其内部碳循环过程仍需进一步研究。微生物作为碳循环的重要驱动者，对DOM 的降解和转化起着关键作用。然而，目前对湖泊沉积物柱芯中RDOM 的垂直稳定性缺乏充分探索，微生物对DOM 的利用策略仍未系统认识。此外，相较于位于人口密集区的开放式湖泊，玛珥湖因火山活动形成，具有封闭的水文条件和稳定的沉积环境，是研究RDOM 垂直稳定性和微生物活动的理想场所。本研究以广东省湖光岩玛珥湖为对象，通过采集沉积物柱芯样品，采用紫外-可见吸收光谱、三维荧光激发-发射矩阵光谱和元素分析等方法，分析了沉积物中DOM 的理化特征和垂直分布规律。利用宏基因组学、宏转录组学和宏基因组分箱技术，探讨了沉积物中碳降解微生物的变化特征、关键基因组（bins）的活性表达，以及对不同DOM 组分的降解潜力和降解偏好的“深度调节”机制。主要结论如下：
（1）湖光岩玛珥湖沉积物柱芯的理化指标呈现明显的垂直变化特征，反映了不同时期的沉积环境变化。据此，将沉积物柱芯划分为三个阶段：阶段I（1984年至2020 年，深度1 ~ 17 cm）：TOC、TN、TP、DOC、C/N 比值、C/P 比值和
N/P 比值随深度增加急剧下降，随后在21 cm 至柱芯底部保持相对稳定；阶段II
（1854 年至1967 年，深度21 ~ 41 cm）：上述理化指标随深度增加呈轻微下降趋势；阶段III（1695 年至1827 年，深度45 ~ 69 cm）：除TP 和C/N 比值随深度增加急剧上升外，其余理化指标均呈轻微上升趋势。基于三维荧光激发-发射矩阵光谱和平行因子分析（ Excitation emission matrices-Parallel factor analysis,EEM-PARAFAC）模型共鉴定出三种发色溶解性有机质荧光组分：陆源腐殖质（C1）、微生物矿化的内源有机质（C2）和类蛋白荧光团（C3）。通过两种方法估算，内源有机质对沉积物的贡献率分别为54.31%（基于C/N 比值）和69.66%（基于EEM-PARAFAC 模型）。同时，C1 和C2 的占比及内源有机质稳定性指标FmaxC2/(C2+C3)随深度增加而增大，表明C1 和C2 在沉积物中具有较高的稳定性，能长期埋藏，是RDOM 的主要组成部分；而C3 易被微生物降解，优先被移除。
（2）通过宏基因组学和宏转录组学分析，发现沉积物柱芯中有机碳的降解与合成过程同时发生，微生物在不同深度表现出不同的适应策略。六类碳水化合物酶（Carbohydrate-active enzyme, CAZymes）基因家族在沉积物柱芯中的丰度均是随深度的增加而增加。其中，glycosyltransferases（GTs）的丰度最高，其平均值为7942.72 ± 1077.38 TPM，其次是glycoside hydrolases（GHs）。碳水化合物酯类降解途径在沉积物柱芯中的丰度最高，其平均值为1962.61 ± 346.80 TPM，其次是木质素（861.64 ± 110.74 TPM）、几丁质（690.30 ± 68.99 TPM）、果胶（609.08 ± 96.86 TPM）和淀粉（190.95 ± 11.50 TPM）。除了淀粉外，其余四种碳降解途径的丰度整体上随深度的增加而显著增加。含有降解碳水化合物酯类基因的微生物群落在深层沉积物中对复杂、惰性有机质的降解潜力增大，但由于环境条件限制（如氧气和营养元素的缺乏）和有机质特性（如分子结构复杂、稳定性高），这些惰性组分的降解效率有限，导致其在沉积物中得以长期保存。相反，含有降解淀粉基因的微生物群落在表层沉积物中活跃，能够快速降解易降解有机质，促进碳的循环。值得注意的是，这些微生物主要是化能异养型，其次是化能自养型和光合自养型。其中，分别有92.18%、87.74%和93.31%的化能异养微生物对C1、C2 和C3 具有显著影响。
（3）通过将宏转录组映射到宏基因组分箱（binning）获得的bins 上，识别了沉积物柱芯中参与特定代谢过程的关键bins，揭示了微生物对不同有机质组分的降解潜力和利用偏好性。微生物对有机质的降解偏好随着沉积物深度的变化而发生显著改变：在表层沉积物，微生物倾向于利用新鲜、易降解的有机质，如藻类产生的类蛋白荧光组分（C3）；而在深层沉积物，由于易降解有机质的减少，微生物开始更多地利用相对稳定的有机碳组分（如C1 和C2）。同时，发现碳水化合物酯类酶基因在微生物降解复杂有机质过程中起到了关键作用。
本研究揭示了相对封闭的内陆湖泊沉积物柱芯中有机质的来源、RDOM 在长时间尺度的稳定性和微生物对DOM 的利用策略，强调了功能微生物在碳循环中的关键作用。