链霉菌是高GC含量(约70％)的革兰氏阳性细菌，具有复杂的发育和分化周期。链霉菌孢子可以插入到固体培养基中形成基内菌丝，然后向空中生长形成气生菌丝，并进一步发育成孢子丝，从而完成一个生活周期。链霉菌的不同种产生了约6000种抗生素和生理活性物质，因此具有重要的应用价值。与大多数细菌不同的是，除了环型质粒，链霉菌菌株常常携带线型结构的质粒。链霉菌在自然界中广泛分布，是土壤中的优势菌株。链霉菌如何适应自然环境，尤其是极端环境，研究报道很少。链霉菌在环境中如何进化，其质粒在进化中的作用，以及进化可能的分子机理，尚未见报道。这里，我们通过在一块高浓度重金属污染的土壤巾分离链霉菌，检测、测序和比较分析其中的线型和环型质粒，并对一些功能基因进行了研究。具体结果如下：　　与其它土壤比较，在一块多种高浓度重金属(砷、铅、镉、铜和锌)污染的土壤中分离、培养获得了较多的链霉菌，而其它细菌和真菌均受到了抑制。在同一个采样点(3个不同土壤深度)来源的6株链霉菌中检测到6个环型质粒和8个线型质粒，对其中大部分质粒进行了克隆、测序和序列拼接。　　比较分析发现，这些链霉菌线型质粒之间在核苷酸水平均有一定程度的相似性，其中pFRL3和pFRL4、pFRL4和pFRL5、pFRL3和pFRL6之间同源程度高，甚至在约90 kb的大范围内DNA序列显示100％相同。环型质粒之间的同源性较低，pFP3和pFP4最高在约9 kb范围内DNA序列有94％相似性。此外，线型质粒与环型质粒之间也有少量的同源性。对于这些长的、高相似性的DNA序列的两侧进行分析，没有发现保守的序列或同源的序列，也没有转座子或“基因岛”的序列，从而暗示“非同源末端连接”是质粒之间重组进化的主要方式。　　测序的4个大的线型质粒上均携带了“砷价态转化和转运”基因簇，其中pFRL5上携带了4个不同的砷基因簇。此外这些线型质粒上均携带了大量的重金属转运、外排和抗性相关的基因，以及较多的“排除损伤核苷酸”的基因(NUDIX水解酶)。暗示这些功能基因对于链霉菌在高浓度重金属污染的土壤中生存具有重要作用。　　实验证明了这些环型质粒和线型质粒上的预测的复制相关的基因，在4个环型质粒复制区中，发现使用了一种新的iteron-repA-repB复制模式。在线型质粒上(除pFRL3)均存在两个或两个以上的有功能的复制区，其中复制基因可分为3类。　　测序的环型质粒中，pFP3和pFP4上均携带了溶源性噬菌体基因簇。pFP4全长40949bp，编码47个基因，其中22个基因和Streptomyces sp.SPB78和Streptomyces sp.87.22染色体上整合型噬菌体相似。含有pFP4的菌株在固体培养基上传代多次后出现的噬菌斑用0.8％营养上层浸泡过滤后得到含有ФCZH1噬菌体颗粒的液体，该液体能对6株同来源链霉菌进行侵染，但是对其余7株同来源的链霉菌和其他的不同来源的10株链霉菌均不能侵染。在电镜下能看到ФCZH1完整的噬菌体结构，且其重要的蛋白(头蛋白、门蛋白和尾蛋白)来源于pFP4的12个编码基因。ФCZH1含有一个9个碱基的3’凸出的粘性末端。和模式噬菌体不同，pFP4-ФCZH1暗示了一个新的质粒一噬菌体的进化机制。　　在染色体的复制区进行的研究中，利用实验室保存的不同来源的48株链霉菌(包括重金属污染土壤来源菌株12株，植物内生菌来源菌株17株，高温环境来源菌株11株，西藏极端环境来源菌株8株)中，设计引物PCR克隆染色体复制区(oriC)，进行测序，构建染色体复制区进化树。再对这48株链霉菌进行16srDNA测序，比对16s rDNA和染色体复制区进化树关系，分析得到，从进化上显示，相同来源的16s rDNA相对保守，染色体复制区也相对保守。实验在克隆染色体复制区的时侯，还意外的发现携带有W69染色体复制区的质粒转化变铅青链霉菌之后，能以串联的方式进行染色体复制区的扩增和游离复制，并导致宿主菌的染色体发生大片段的缺失，该现象在链霉菌中是首次发现。　　链霉菌及其质粒和功能基因在自然界中如何进化以及进化的分子机理一直是一个未解决的问题。这里，我们对一块高浓度重金属污染土壤中的链霉菌、质粒和功能基因进行测序、分析和实验，对于解决该问题提供了思路。