趋磁细菌是一类能沿磁场方向和氧浓度梯度运动的原核生物,能够在细胞内严格控制矿化合成有生物膜包被、纳米级、单磁畴的磁铁矿或胶黄铁矿磁小体颗粒。磁小体可以帮助细胞在水生环境中快速定向并寻找其适宜的生态环境。因此,趋磁细菌是研究生物响应地磁场机理和生物矿化的理想模式微生物。趋磁细菌在全球广泛分布,其种群分布和磁小体合成均受环境因子的影响,因此研究趋磁细菌及磁小体对古地磁学、古环境学和寻找早期生命均具重要的科学意义。本文对山东威海小石岛潮间带海域和陕西西安未央湖淡水湖趋磁细菌的生物多样性和岩石磁学性质进行了系统研究,对趋磁细菌的多样性与地域分布特征的关系有了新的认识。采集山东威海小石岛潮间带海域沉积物样品,进行磁收集后发现该海域含有趋磁性活力强的球菌,在该环境沉积物中趋磁细菌的丰度可达104-105m1-1。透射电子显微镜观察进一步证实威海小石岛趋磁细菌主要为球菌；且该趋磁细菌含有两条成平行状排列的磁小体链；磁小体为六面棱柱体。结合X-射线能谱、高分辨透射电镜和衍射SAED结果显示趋磁细菌的磁小体为磁铁矿成分。另外,X-射线能谱分析结果表明,该细菌体内还含有另外两种颗粒,分别是磷颗粒和硫颗粒,推测这可能与趋磁细菌的新陈代谢有关。通过16S rRNA RFLP方法分析了90个克隆,系统发育分析发现威海小石岛趋磁细菌主要分布在α-变形菌纲；所得序列分属于8个不同的类群,而WHI-2这一菌株占主要优势,约占35%；荧光原位杂交进一步验证所得序列的准确性。光学和透射电子显微镜以及磁学分析发现,未央湖中趋磁细菌主要为杆菌,它们的磁小体多为子弹头形状并呈链状排列,这些磁小体颗粒以单畴磁铁矿为主；并发现一类同时含有磁铁矿和胶黄铁矿磁小体的趋磁杆菌。基于16S rRNA基因的系统发育分析发现,未央湖趋磁细菌主要分布在变形菌门的δ-变形菌纲(75%)和α-变形菌纲(25%)。本研究结果有助于深入认识淡水环境中δ-变形菌纲趋磁细菌的生物多样性；不同环境,趋磁细菌的群落差异性大,为利用趋磁细菌群落指示环境变化提供了依据。以模式菌株AMB-1(WT)及其硝酸盐还原酶突变株(AMB08)为研究对象,综合利用透射电子显微镜和岩石磁学方法,对AMB-1野生株及其突变株在三种不同氮源和两种不同氧浓度(有氧静置：AS、厌氧静置：ANS)条件下的矿化产物进行了分校,探讨了电子受体对AMB-1磁小体合成的影响。AMB-1细菌生长实验结果显示,在有氧静置和厌氧静置的三种不同氮源培养条件下,氧气对AMB-1细胞生长影响显著,细胞生长曲线结果显示,8种培养条件下细胞的生长保持相似的生长周期：0-16h为细胞生长的延迟期,16-36h为指数期,36h以后为稳定期。但是在厌氧条件下细胞生长速度明显减慢,细胞数量较低。室温磁滞回线和FORC图结果也表明氧气的增加在不同程度上影响了磁小体的矿化。岩石磁学结果还显示,在有氧条件下野生株细胞磁小体的晶型、尺寸及成链状况都优于突变株。上述实验室结果表明氧气能够促进细胞的生长,而厌氧静置条件可能更有利于AMB-1磁小体的矿化合成。在厌氧条件下,细胞只能在有硝酸盐的培养下生长,且突变株不生长,这一结果说明,硝酸盐通过反硝化作用可以作为单一电子受体供细胞生长和磁小体合成。AMB-1在有氧下可以利用铵盐作为细胞同化作用的氮源营养物质,而厌氧条件细胞不生长显示铵盐仅能作为同化作用的氮源,不能单独参与呼吸链作用供能而促进细胞生长和磁小体合成。有氧条件下,当氧和硝酸盐都存在时,细胞可以同时利用氧和硝酸盐作为电子受体供细胞生长和磁小体矿化。但随硝酸盐供给的减少,其磁小体尺寸相应减小、矫顽力降低,进一步表明氧气作为电子受体供能虽有利于细胞生长,但是不利于磁小体的合成,而硝酸盐作为电子受体更有利于磁小体的合成。这一结果表明细菌的反硝化作用直接参与磁小体的矿化合成。本文仅从理化性质和磁学手段进行分析,揭示了趋磁螺菌AMB-1中的反硝化途径与菌体生长以及磁小体合成之间的关系。但具体的影响机制还有待研究。