微生物生态学是研究微生物与环境相互作用的基础学科，反映出了微生物群落与环境因素在物质、能量以及信息等方面的交互作用，体现出了生态系统的平衡机制。热泉是地下水经地热加热后的产物，与其特定的地质及环境因素相互作用，形成了特殊的生态系统。该系统中的微生物群落结构以及丰富的微生物资源一方面反映了热泉特殊生态系统的平衡机制和生物进化机制，另一方面为特定嗜热微生物的分离与利用提供了可能。本论文选择了长白山热泉群中三个代表性热泉（83oC，74oC，53oC）作为研究对象，通过16S rRNA基因文库及末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）分析相结合的方法对长白山热泉微生物群落结构及其多样性进行了研究。综合两种方法所得结果表明：共检测出47个16S rRNA细菌序列，在系统进化树上可聚类为7大类群，包括17个属和一些未确定种属的细菌。微生物群落结构的物种组成、种群密度及相对丰度分析，发现栖热袍菌门（Thermotogae）、嗜热菌属（Thermus）、梭菌属（Clostridium Prazmowski）、嘉利翁氏菌科（Gallionellaceae）、产液菌门（Aquificae）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae）在三个温度热泉中均存在，推测这些微生物是长白山热泉微生物群落的固有微生物。三个不同温度热泉中微生物群落分布有明显差异，处于生物进化最古老位置的栖热袍菌门（Thermotogae）和产液菌门（Aquificae）在两个高温热泉中（83oC，74oC）所占比例较大，鞘氨醇杆菌（Sphingobacteria）仅出现在2个高温热泉样品中。83oC热泉中的微生物群落多样性最丰富（R=10），74oC群落均匀性更好（E=0.924）。根据T-RFLP结果，高温热泉的微生物群落表现出更加多样化的特征。由于三个样品的来源环境接近，热泉泉水化学成分类似，因此我们认为三个热泉的温度差异是导致其微生物生态结构差异的主要因子。通过对三个样品的代谢类型进行分析，三个环境均富含化能自养型细菌，高温热泉中光能自养型细菌所占比重较大。对嗜热微生物的研究不仅在探讨生命起源、进化以及其高温适应机制方面有重要意义，更有实用价值的是能够获得具有工业应用潜力的嗜热酶资源。通过对基因文库的分析，以产纤维素酶微生物和产酯酶微生物为筛选目标。从长白山热泉分离得到具有纤维素降解能力的嗜热厌氧微生物CBS-ZT。经PCR扩增和16S rRNA全序列比较，CBS-ZT属于厚壁菌门，与其相似性最高的菌为Caldicellulosiruptor saccharolyticus DSM8903，相似度为97%。CBS-ZT的最适生长温度为74oC，最适pH为弱碱性（7.8左右），可利用纤维素作为其生长碳源，能产氢气；脂肪酸成分为C16:0（34.2%），iso-C16:0（18%），C18:0（12.8%），iso-C17:0（11.1%），DNA G+C含量比为36.8%，根据结果可确定其为Caldicellulosiruptor的新种。该菌具有产氢和可降解纤维素两大优势，是一株在生物能源领域很有应用潜力的新菌。根据嗜热微生物产酯酶能力分析，分离得到了嗜热菌CBS28，16S rRNA分析表明它属于地芽孢杆菌属成员，与Geobacillus属中成员Geobacillusstearothermophilus序列相似性97%。CBS28最适生长温度为65oC，但可以在80oC的高温下生存；最适pH值为8，但在较强碱性和酸性条件下均可以存活。生理生化特征的实验表明，CBS28还具有淀粉酶、酪素酶等胞外酶活性。这为开发在食品酿造工业、医药工业和环境保护等领域具有应用价值的嗜热酶提供了新基因资源。