自1975年Blakemore在海洋沉积物中发现趋磁细菌以来,人们利用显微结构、磁学、生物化学和基因组分析等手段对其进行了多学科的研究,并发展出基于趋磁细菌的微生物矿化研究的前沿方向。与此同时,趋磁细菌和细菌磁小体陆续在不同类型的第四纪沉积中被发现。尽管这些新生的磁性矿物颗粒在很大程度上影响沉积物的环境磁学性质,并可以作为沉积物的主要剩磁携带者,然而探索趋磁细菌与沉积环境相关性的工作以及与其相关的剩磁获得机制研究却十分有限,其瓶颈在于这类单磁畴的磁性颗粒十分微小,难以采用常规方法研究它们对环境变化的响应。本论文试图从新的角度探索一种微米尺度下的实验方法来研究趋磁细菌对磁场和微环境条件变化的响应,从而为揭示趋磁细菌的形成与第四纪环境演变的可能联系、深化对剩磁获得机制的认识提供一种新的手段。　　本论文将趋磁细菌作为沉积物微环境研究的简单模式系统,建立了可以实现磁场和氧环境条件的时空精确控制的微流芯片体系,选取趋磁细菌AMB-1为研究对象,集中研究磁场和氧浓度这2个影响生物行为的关键环境因素,开展了细胞群体、单细胞、分子共3个水平层次的定量实验研究。实验结果表明趋磁细菌对氧环境浓度有精细要求(～12μM),对环境中氧浓度变化存在秒量级的精确响应。实验得出的氧浓度条件与自然环境中氧化还原界面的氧浓度变化范围基本一致,从而为进一步定量探索过去沉积环境中氧浓度变化提供了新的思路。不同培养条件下的对比实验结果表明,低氧环境条件下生活的趋磁细菌具有高速运动能力,可以高效地寻找到环境中适宜生存的氧浓度位置。将磁场与氧浓度梯度以不同方式进行耦合的实验表明,磁场存在可以协助更多的细菌,更快地寻找适宜氧浓度位置。但是仅有与氧浓度梯度方向平行且同向的磁场条件,才能起到有利的协助效果。其他形式如平行但反向,或者垂直则会干扰细菌寻找适宜氧环境的行为。利用敲除了关键基因的突变株进行实验,其运动方向与外加磁场不一致,表明趋磁细菌对磁场响应存在主动因素。因此,趋磁细菌在外加磁场条件下具有被动定向或者主动自行选择方向的可能性。这些趋磁细菌在微环境下对磁场和环境氧浓度变化响应的数据为认识趋磁细菌相关的剩磁获得机制提供了新的视角。