极端环境指的是任何对普通生命体生存有害的环境条件,这些条件中的理化性质包括如pH、温度、压力、营养和盐浓度等。在众多极端环境中,热泉引起了全世界的研究人员的广泛关注。存在于这些极端生境中的微生物群落是各种生物技术产品的宝贵来源。在本研究中,采用纯培养法方法,利用T5、R2A和改良R2A培养基对中国腾冲热泉中的嗜热细菌多样性进行评价;并利用多相分类法对本研究中分离到的新候选菌株进行鉴定。此外,还通过比较基因组学研究对Tepidimonas同一个属内的物种或菌株进行分析,以了解它们的基因组特征、代谢多样性和系统发育关系。在当前的研究中,我们对两个新的嗜热细菌菌株进行鉴定和比较基因组学研究,并指定这两个属于新纲(TK17)的菌株名称为G233~T和YIM 72310~T,它们分别分离自美国大盆地的大沸泉(GBS)和中国腾冲县的蛤蟆嘴(HMZ)热泉的沉积物样品。本研究共分离出195株细菌菌株,分别隶属于5个门和20个属,包括7个新的候选菌株(1个新纲,1个新属和5个新种)。在门水平上,优势门是Firmicutes(40%),Deinococcus-Thermus(30%)和Proteobacteria(22%)。在属水平上,Tepidimonas占最优势地位,Thermus为第二优势属。结果表明,使用改良R2A培养基的分离效果较好,通过这种培养基可以获得较多的新候选菌株。Tepidimonas属细菌,属于β变形杆菌纲(Betaproteobacteria),含7个细菌种,主要是从世界范围内的热泉水和沉积物中分离出来的。Tepidimonas不同种间的基因组多样性、基因组分化的相关性和环境因子对该属细菌的影响尚不明确。在本研究中,对密切相关的6个模式物种和Tepidimonas属内两个细菌种(YIM 72259~T和YIM 72238~T)的7个菌株进行测序,以评价它们的基因组特征、代谢多样性和系统发育关系。总基因组大小在2.5 Mb(YIM 72259~T)到3.1 Mb(YIM 72238~T)间,G+C含量在68.4-71.7%间。一种基于核心基因序列的连锁氨基酸序列所构建的系统进化树与由16S rRNA基因序列所构建的系统进化树基本一致,但它提供了比基于16S rRNA基因更强烈的系统发育分辨率。比较基因组学研究表明Tepidimonas属内细菌在基因组大小、基因含量、遗传相关性等方面较为多样,分离自不同栖息地的细菌能形成各自独立的分支,这有效地证明了基因组的分化。在该属所有细菌种一级别的基因组中所发现的硫还原和抗金属的基因簇高度保守。这些结果为理解Tepidimonas属内细菌的基因组和代谢组多样性奠定了一个可定量的基础,同时也为未来的分类和功能基因组学研究提供了基本信息。菌株G233~T和YIM 72310~T隶属于绿弯菌门,显著区别于与其亲缘关系最近的菌株(Caldilinea aerophila DSM 14535~T)(核苷酸一致性为85.8%)。值得一提的是,两菌株均能通过端生鞭毛游动,与绿弯菌门中绝大多数的成员不同,它们是通过滑移的方式运动。菌株G233~T和YIM 72310~T的基因组大小分别为2.74和2.76 M bp,平均G+C含量分别为69.4%和71.2%。基于16S rRNA基因的系统发育分析表明,这两个菌株是绿弯菌门中的一个新纲,即TK17的代表菌株,首次分离得到。源自核心基因组的代谢重组表明它们是严格的化能异养型细菌,且具有多种代谢途径。基因组中有一套完整的用于鞭毛的生物合成及趋化作用的基因。但脲酶基因簇仅存在于YIM 72310~T菌株中。在这些基因组中,存在着耐有机物氧化酶的基因,包括多FMNO同源基因,细胞色素P450以及预测具有编码代谢芳香族化合物酶的基因。同时,存在着能编码同化亚硫酸盐还原酶的基因,这也间接证明了其具有还原亚硫酸盐的功能。基于其系统发育和生理特性,我们提出这两菌株作为Chloroflexi的一个新纲。本研究为了解绿弯菌门的生理和生态作用奠定了基础,尤其是TK17。