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高温放线菌是一类能够产生菌丝体,且能在高温条件下生长的革兰氏阳性、化能异养、好氧微生物。属于芽孢杆菌目,然其特殊的菌丝分化又近似放线菌,是一类具有多样化生理生化表型特征的类群。得益于内生孢子的抗逆性,其生境分布广泛,代谢产物亦具有独特性质。然而,针对此类群系统发育基因组学鲜有研究,尤其是在基因组和转录组层面针对其机制的探讨尚为空白。因此,本文围绕高温放线菌科的系统进化及菌丝分化的潜在机制等科学问题,依托整个科的全基因组及个别菌株转录组测序后得到的大数据,利用基因组学数据探讨系统发育问题;同时,结合转录组学手段揭示高温放线菌科区别于其它放线菌菌丝分化的关键基因及特殊机制。首先,从世界各保藏中心(CCTCC、CGMCC、DSMZ、JCM、KCTC、NBRC)收集菌株22株培养观察特征并筛选转录组分析的菌株。另外,从NCBI及JGI数据库收集高温放线菌科菌株已测得的基因组数据。将培养成功的且尚无基因组数据的16株菌株培养、收集菌体并进行全基因组测序,菌株Laceyella sediminis CCTCC AA 208058及Laceyella sacchari JCM 3137 两株菌进行 PacBio 测序。将测序的18株菌株进行初步比较分析,将备选转录组测序的菌株进行比较选取LaceyellasacchariJCM 3137进行后续的转录组分析。将高温放线菌科中已测序的数据,本实验中完成测序的18组基因组数据以及16S rRNA进化树上与高温放线菌科邻近且有基因组数据的菌株共57个基因组进行统一注释、预测。利用orthoMCL进行同源基因分析,构建GeneContent和SuperMatrix树并与构建的16S rRNA树进行比较,结合菌株的各表性特征和ICNP规则,将Lacyella sacchari,Laceyella sediminis,Laceyella tengchongensis,Laceyella thermophila,Laceyella putida 共 5 个种重新归为 Thermoactinomyce 属并改名为 Thermoactinomyce sacchari,Thermoactinomyce sediminis,Thermoactinomyce tengchongensis,Thermoactinomyce thermophile,Thermoactinomyceputida;将 Thermoactinomyces guangxiensis归为 Lihuaxuella 属,改名为Lihuaxuella guangxiensis;Novibacillus thermophilus从高温放线菌科中剔除划分为一个单独科,Novibacillus为典型属,Novibacillus thermphilus为该属的典型种。选取Laceyella sacchari JCM 3137为转录组研究材料,设计实验。利用Laceyella sacchari JCM 3137 PacBio测序数据为参考基因组进行分析。转录组结合基因组研究发现,orf767-orf771 等基因簇以及 orf1546、orf1046、orf0170(gerPC)、orf1 139(spoⅢAB)、orf1 145(spoⅢAH)等基因可能与高温放线菌科菌丝分化相关;通过结果得出高温放线菌科菌丝分化与链霉菌菌丝分化机制不同,有着独立的菌丝分化机制;确定了高温放线菌科菌丝分化与spo系列基因有着紧密联系,也说明了高温放线菌科在分类地位上更近于芽孢杆菌目。同时,转录组分析发现胰蛋白胨和甘露醇的添加对菌丝生长有着直接的促进作用,直接导致绝大多数代谢通路上调,这一现象尤其在菌株生长后期十分显著。然而,K2HPO4的添加可以直接抑制菌丝的生长,在18h添加K2HP04的组别中一些信号因子、细胞器形成蛋白以及一些结构分子活性的相关基因下调,30h膜封闭腔以及蛋白结合转录因子相关基因显著下调。本论文利用系统发育基因组学对高温放线菌科进行研究,重新定位了部分菌株的分类地位。与此同时,结合基因组和转录组数据对高温放线菌科菌丝的分化机制进行了研究,找出了可能与高温放线菌科菌丝分化相关的部分重要基因和基因簇,并得出了高温放线菌科菌丝分化与链霉菌菌丝分化机制不同,有着独立的菌丝分化机制,其分化与芽孢杆菌中孢子形成相关的基因有着直接关系。