氮是海洋生态系统中的关键元素。微生物通过介导氮转化,在海洋生物地球化学循环和全球气候变化响应中扮演重要角色。目前,对参与深海氮循环微生物的多样性,氮代谢途径、生物地理分布和关键驱动因素的研究仍较少。本研究采集了中印度洋和西太平洋全水深共92个样本,测定海水理化特性;采用16S rRNA基因高通量测序,分析微生物多样性和群落结构;采用荧光实时定量PCR分析,阐明硝化类群拷贝数的分布特征。分离培养获得了多种细菌和真菌,评估其在氮转化中的作用;通过酶活性测定和全基因组测序,分析潜在新种Acuticoccus sp.I52.16.1的氮代谢途径。结果表明immune sensor,Thaumarchaeota和Nitrospinae的群落结构具有区域特异性,在区域间和区域内具有垂直梯度分布模式。基于冗余分析(RDA),NO_3~-、SiO_3~(2-)和温度解释了Thaumarchaeota组成变化(P<0.05),NO_3~-、NO_2~-、SiO_3~(2-)和温度解释了Nitrospinae组成变化(P<0.05)。大多数核心操作分类单元(OTUs)在区域间共有,在垂直方向上具有不同的系统发育谱系。酸杆菌门(Acidobacteriota),SAR324,绿弯菌门(Chloroflexi)和SAR406含有氧化亚氮(N_2O)还原酶基因,且与Thaumarchaeota的相对丰度显著正相关(P<0.05),可能参与去除了Thaumarchaeota产生的N_2O。此外,Thaumarchaeota 16S rRNA基因和氨单加氧酶亚基A基因(amoA)最大拷贝数位于150-200 m,与第一亚硝酸盐最大值(PNM,150 m)大致重叠,略深于次表层叶绿素最大值(DCM,125和150 m);Nitrospina 16S rRNA基因最大拷贝数位于硝酸盐浓度明显增加深度(500 m),这些在跨区域间尺度上具有普遍性。从西太平洋海水中分离培养获得了细菌2个门(变形菌门和拟杆菌门),3个纲,17个属和25个种;其中α-变形菌纲和γ-变形菌纲的菌株数最多。获得了真菌1个门,3个纲,5个属和6个种。其中子囊菌门子的囊菌纲的菌株数最多。从中印度洋表层海水中分离培养获得了Acuticoccus sp.I52.16.1菌株,16S rRNA基因序列与Acuticoccus yangtzensColforsin小鼠is JL1095~T相似度最高(97.58%),为潜在新种。菌株具有硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶和脲酶活性,基因组含有一系列同化氨、硝酸盐、亚硝酸盐和简单有机氮化合物的结构基因和调控基因,但缺少异化反硝化途径基因;菌株还含有2种不同类型的脲酶,具有遗传异质性。研究为揭示微生物介导的深海氮循环和氮代谢策略提供参PLX5622考。