地热热泉是嗜热微生物的特殊生态位,本研究采用高通量测序的免培养策略和选择性的纯培养方法,对西藏那曲地区部分代表性热泉中的细菌群落结构进行了研究。此外,我们亦对西藏和腾冲热泉中细菌的基因组进行了系统学研究。免培养以Miseq高通量测序分析结果为基础,从西藏曲才热泉中采集的11个样品中筛选出了38门、80纲、154目、302科和789属细菌。优势类群是变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。细菌群落中发现了一些异养类群的存在,如Pseudomonas,Symbiobacterium,Brevundimonas,Thiobacillus,Thermus和Paenibacillus等,并将温度对细菌群落组成的影响进行了研究,发现细菌群落组成丰度与温度的表现为负相关关系。在高于80℃的样品中,发现了一些较低丰度的类群,如Bacteroidetes,Deinococcus-Thermus,Cyanobacteria和Chloroflexi。在纯培养研究中,采用了4种不同的分离培养基,分别从中国西藏曲才热泉的11个样品中分离出大量嗜热细菌菌株,并对分离出的220个菌株其进行了初步鉴定。它们分别从属于3门、4纲、7目、12科和22属,包含2个潜在新属和6个新种,门以上分类单元主要为Firmicutes,Deinococcus-Thermus和Proteobacteria,属以上分类单元主要为Thermus和Geobacillus。在本研究中,我们对从腾冲和西藏热泉中分离得到的17株Thermus属菌株进行了基因组测序,并对其进行了比较基因组学的研究,旨在分析它们的系统发育相关性以及其地理分布的关系。将本研究分离获得的17个菌株的基因组与21个参考基因组进行比较,以评估其基于16S rRNA基因序列、超矩阵和系统发育相关关系。基于分子系统学研究,揭示出地理隔离对栖热菌基因组差异无影响,也显示出栖热菌属受到来自高温影响的趋同进化。尽管该属中同一个钟的菌株,我们还是发现了它们之间精细的差别,本研究首次揭示了一种Thermus菌株中的新型金属蛋白酶;只在腾冲热泉分离得到的Thermus antranikianii菌株中发现了该酶的相关基因,而西藏热泉该种菌株未发现。同时,也分析了Thermus所有基因组中的CRISPR位点,并发现该系统广泛存在于Thermus属菌株的基因组中,这些数据显示Thermus属菌株已经发展出了完善的对抗外源病毒的防御体系和相似的生存适应性。此外,我们还对Thermus属细菌基因组中的感受态位点进行了比较分析,揭示了这些编码用于合成次生代谢产物(异戊二烯)、色素(类胡萝卜色素)、叶酸和血红素生物合成途径的蛋白。这些结果均有助于其在应用于食品工业和医疗领域。在Thermus中发现的CRISPR/Cas系统可能是分子生物学,特别是在基因组编辑方面是一个潜在的新工具。