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研究背景及目的:产碳青霉烯酶(Klebsiellapneumoniae carbapenemase,KPC)肺炎克雷伯氏菌的广泛传播已经成为紧迫的公共卫生问题。研究产KPC肺炎克雷伯氏菌的环境适应性及耐药性机理有助于阻断其传播途径和寻找抗感染靶标。空间环境具有微重力、弱磁场、太空辐射等特殊应激,是研究细菌变异及环境适应性的有利平台。作为定植菌,肺炎克雷伯氏菌可随航天活动带入太空,其空间变异危害航天员健康,返回后也可威胁地面人员的健康。本研究借助“神舟十号”飞船搭载一株肺炎克雷伯氏菌,返回后对其进行系统的表型及基因组、转录组等分析,以试图探索空间环境对该菌的影响,并阐释其背后的分子机制。方法:①选取一株产KPC-2肺炎克雷伯氏菌(即ATCCBAA-1705)作为研究对象,设置空间飞行组T、原始菌株组F、地面静置培养组D。②对三组样品进行形态学、生化代谢、抗生素敏感性等生物学表型的检测。③行基因组、转录组测序,并利用生物信息学方法研究基因组变异及差异表达基因。④筛选T组中突变单克隆,并对突变单克隆进行上述生物学表型、基因组测序和比较基因组分析。结果:①该株产KPC-2肺炎克雷伯氏菌空间搭载成功,样品存活。②与原始菌株F相比,T和D组的菌体形态、生物被膜形成能力、生化代谢谱等均无明显变化;但在高渗培养基中的生长速度为F>D>T。③样品T和D均出现基因变异,突变位点主要集中在非编码区。④F、D、T三组基因表达水平存在差异,T/F的差异程度最为显著;T/F和D/F的差异表达基因主要集中在无机离子的运输和代谢、氦基酸的运输和代谢、碳水化合物的运.输和代谢;T/D的差异表达基因主要集中在辅酶运输和代谢、碳水化合物的运输和代谢。⑤T组中筛选出1株耐药突变单克隆T169,对三代头孢、四代头孢、碳青酶烯类等药物敏感性增强;T169的菌体形态、生物被膜形成能力、碳源利用能力等无明显变化,但生长速度增快。⑥T169发生基因组变异,质粒丢失;与F相比,T169在毒力因子、耐药基因等方面均存在变异。结论:该株产KPC-2肺炎克雷伯氏菌的环境适应能力较强,可耐受空间环境生存。空间环境可以诱导该菌某些生物学性状改变,并可造成部分产KPC-2肺炎克雷伯氏菌克隆发生耐药性突变,这种变异的主要机制是空间环境诱导的相应基因突变及转录水平的变化。本研究有助于深入理解空间环境对微生物的影响及其机制,为航天医学保障、寻找抗感染靶标提供重要参考。