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当前,海洋的石油污染正在日趋加剧,对海洋环境和生态系统造成了长期和恶劣的影响。利用微生物的降解作用来主动清除溢油是当今非常重要的环境生物修复技术。因此,烷烃降解菌的分离、鉴定及其降解机制（烷烃羟化酶）的研究,无论是作为基础研究还是应用研究都有着非常重要的意义。本论文以柴油和原油混合物（1:1）为碳源,采用了单菌分离培养和DGGE相结合的方法研究了20个横跨大西洋的表层海水样品的石油降解菌组成。经过富集培养,从20个石油降解菌群中分离筛选得到197株不同细菌,分属于48个属,表现出了很高的种属丰度。降解菌群中可培养菌的16S rRNA基因系统发育分析表明,变形菌纲、放线菌类群、CFB类群以及厚壁菌门的细菌组成了该海域特定的微生物生态群落,其中尤以变形菌纲α和γ亚群数目居多。此外,还分离到了33株潜在的新种。PCR-DGGE分析表明,20个菌群中可培养优势降解菌为Alcanivorax、Thalasspospira、Marinobacter、Novosphingobium、Salinisphaera、Erythrobacter和Parvibaculum,未培养优势菌主要仍为Alcanivorax和Thalasspospir属菌,其次为Salinisphaera、Bortnella和Zymomona属菌等。单菌验证结果表明,大部分细菌都具有较好的柴油降解能力。其中,Salinisphaera属菌为潜在的新的烷烃降解菌。此外,Halomonas、Tistrella和Martelella属菌在这些菌群中也经常出现,但并不作为菌群的优势菌存在,单菌油降解能力都很弱。而Bortnella和Zymomona属菌虽然是菌群优势菌,但都未能获得纯培养。此外,还分离筛选得到1株能够很好降解C10～C36直链烷烃的Gordonia菌株S14-10,根据16S rRNA基因、看家基因secA1和生理生化特性初步确定其为该属的一个新种,同时还克隆分析其烷烃降解基因alkB和P450。通过设计简并引物,从19个属的68株细菌中扩增获得了87个烷烃羟化酶CYP153 P450基因片段。其中,12个属的细菌为首次发现含有P450基因,包括Bacillus、Brachybacterium、Halomonas、Idiomarina、Leifsonia、Martelella、Mesorhizobium、Ochrobactrum、Salinisphaera、Sphingobium、Tetrathiobacter、Tistrella以及Solimonas属。系统进化分析表明,这些P450序列多种多样,形成多个进化分枝,其中多数与Alcanivorax来源的P450同源性较高。Salinisphaera属菌里扩增到的P450基因较为新颖,在进化树上聚成了一个独立的小分支。此外,许多进化关系较远的菌株都扩增到了相同或者相近的P450基因,体现了基因的水平转移。再者,Parvibaculum、Erythrobacter、Sphingobium、Tistrella、Bacillus属的10株菌还发现了存在多个P450基因。本文还对分离自不同海域的11株Parvibaculum属细菌,以16S rRNA、看家基因rpoD以及重复PCR为基础进行了系统的分析比较,结果发现一些16S rRNA和rpoD序列相近的菌株其重复PCR带型差异较大,说明了重复PCR技术的可靠性与灵敏性,同时也反映了其生境不同而造成的进化上的差异。此外,本文对该属11株菌的CYP153 P450基因PCR产物进行克隆文库分析,发现每株菌都包含4～6个P450序列。实时荧光定量PCR分析表明,菌株Parvibaculum sp.S18-4的6个P450基因中只有P450-2和P450-4能在C10和C14烷烃诱导下上调表达,其它基因不表达或下调表达。它们是否编码有功能的烷烃羟化酶、是否负责其它底物的降解还有待下一步实验验证。本论文对横跨大西洋的表层海水样品中的20个石油降解菌群进行了系统的研究,获得了丰富的石油烃降解微生物以及降解基因资源。这些结果有助于我们了解石油在海洋环境中的归宿,也为进一步开发治理海洋石油污染的生物修复制剂以及开展降解机制研究与基因利用提供了宝贵的材料。