植物乳杆菌是一种较为常见的益生菌菌种,在自然界中分布广泛。研究表明,生境来源以及遗传背景会造成微生物的功能基因组学以及表型上的差异,而此前针对植物乳杆菌种内遗传背景多样性与功能基因组学的生境特异性进化规律研究较少。本研究利用比较基因组学以及多元统计方法分析了遗传背景与分离生境对140株植物乳杆菌功能基因组学的影响,同时比较了6株植物乳杆菌在特定生境中的生长能力并进行了基因型-表型关联性分析。主要研究内容如下:首先本研究将140株植物乳杆菌分为四个生境组别,比较了植物乳杆菌基因组大小和GC含量与分离生境间的相关性,发现相较于其他分离来源,果蝇源的植物乳杆菌拥有更为庞大的基因组以及更低的GC含量。将140株植物乳杆菌的核心基因建立系统发育进化树,发现植物乳杆菌可形成5个系统发育进化簇,且不同分离来源植物乳杆菌分布在系统发育进化树上的不同进化簇中,说明植物乳杆菌遗传背景与其分离生境无显著关联。根据ANI分析以及系统发育进化分析可以发现植物乳杆菌可被分为2个亚种。接着利用不同功能基因数据库对植物乳杆菌进行功能注释,并利用多元统计方法分析了植物乳杆菌功能基因组学在不同分离生境与不同遗传背景间的差异。COG注释结果表明,人源和乳源植物乳杆菌COG功能基因组相似,而与其他俩类生境相异(R2=0.031);果蝇源植物乳杆菌拥有23个特异性COG基因,相较于其他生境组别特异性基因更为丰富。碳水化合物代谢活性酶数据库注释结果表明,人源和果蔬源植物乳杆菌碳水化合物代谢相关基因组成相似,而与其他俩类生境相异(R2=0.031);果蝇源植物乳杆菌富集了各类碳水化合物代谢相关基因而乳源植物乳杆菌碳水化合物代谢相关基因发生退化。毒力因子数据库注释结果表明,四类生境所分离的植物乳杆菌毒力基因各自相异(R2=0.024),但果蝇源植物乳杆菌有富集毒力因子的趋势。抗生素抗性基因数据库注释结果表明,果蝇源植物乳杆菌的抗生素抗性基因与其他生境组别具有显著差异(R2=0.036),且人源植物乳杆菌富集了大量抗生素抗性基因。系统发育进化树上不同进化簇的植物乳杆菌之间功能基因组皆存在着巨大差异,且该差异皆大于由生境所带来的差异。基于此,本研究构建了高准确率的判断植物乳杆菌分离生境的机器学习模型(81%),说明由生境及遗传背景造成的功能基因的差异具有一定的普适性。最后选择了6株不同生境来源植物乳杆菌,比较了这些菌在特定生境中的生长能力。结果发现在泡菜环境中,植物乳杆菌在32 h内完成了生长周期,且生长过程中果蔬源植物乳杆菌最大生物量显著大于人源植物乳杆菌,但代时无显著差异;最大生物量与特定COG、Cazyme基因相关,而代时则只与C、G两类COG基因相关。在体外肠道模拟发酵液中,不同植物乳杆菌生长能力不同,但与生境无显著关联,而不同植物乳杆菌所引起的菌群结构变化和菌群互作关系的差异则与其生境相关;菌群结构变化受植物乳杆菌Cazyme功能基因组影响最强,受CARD功能基因组影响最弱。相关性分析说明植物乳杆菌遗传背景对其表型具有显著影响,而生境对表型的影响则较为有限。综上,在基因组学层面,植物乳杆菌具有明显的遗传多样性,且植物乳杆菌对分离生境发生了一定程度的功能基因组学特异性进化以适应该生境。在表型层面,不同分离来源植物乳杆菌对不同生境表现出了不同的适应与生长能力,且该生长能力情况与植物乳杆菌自身功能基因组学显著相关,验证了基因组学的分析结果。根据不同遗传背景及生境的植物乳杆菌基因型表型相关性分析结果可以在筛选菌种等方面从基因组的角度给予一定的指导意义,提高未来筛选目标植物乳杆菌的效率,有利于挖掘具有优良益生特性的植物乳杆菌。