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摩根菌属细菌（Morganella）为摩根菌科革兰阴性杆菌,广泛的存在自然界中。该菌属细菌过去被认为是一种医院感染中不常见的机会性病原体,主要引起尿路感染和术后伤口感染。然而,近年来,在世界多地、各种宿主中均有摩根菌感染的相关病例报道。其中,在医院环境中,免疫抑制的患者由于摩根菌的感染可能会导致致命性的全身感染,使患者的死亡率大幅度升高。当前,关于摩根菌大规模基因组学分析的研究报道较少,菌属内获得性抗菌药物耐药基因（antimicrobial resistance genes,ARGs）流行情况及相关外源遗传元件（accessory genetic elements,AGEs）的结构特征也不清楚。本研究首先对60株来自中国的摩根菌进行二代基因组测序,对这些菌株和来自Gen Bank的106株已测序摩根菌进行全方面的基因组学分析,阐述了摩根菌种的分类和系统进化关系,以及摩根菌属中ARGs和AGEs的流行情况。从60株摩根菌中,进一步筛选出携带有染色体ARGs相关AGEs或未知类型IncFII型质粒的13株摩根菌,对其进行三代基因组测序。然后,对染色体AGEs进行详细基因结构解析和比较基因组学分析,明确各AGEs的类型和基因结构特征。最后,对IncFII型质粒复制子进行系统分类,提出IncFII型质粒复制子的分类方案,并对摩根菌中携带的未知类型IncFII型质粒进行精细注释,明确IncFII型质粒复制子和摩根菌中新型IncFII型质粒的遗传进化特征。第一章研究对当前全球已测序166株摩根菌（60株为本研究测序）进行了大规模基因组学和生物信息学分析。首先,建立了基于全基因组的摩根菌的系统分类方案,将基于传统分类学方法定义的摩氏摩根菌（M.morganii）和耐冷摩根菌（M.psychrotolerans）两个菌种,重新定义到复合群的水平,并将两个复合群进一步划分为4个和2个基因组种;其次,发现当前至少88种获得性ARGs（介导16类抗菌药物耐药）在摩根菌中传播流行。这些ARGs均存在摩氏摩根复合群中,且绝大部分流行于住院患者样本中;最后,调查了17种在革兰阴性菌中常见的AGEs在166株摩根菌中的流行情况,发现有共有6种AGEs在摩根菌中广泛存在,包括:3种IS元件IS26/IS15DI、IS10和IS1R以及3种单元转座子Tn3亚家族、Tn21亚家族和Tn7亚家族转座子。第二章研究共筛选出12株染色体上携带AGEs的摩根菌进行三代基因组测序,共发现18个位于染色体上不同结构的AGEs（均携带ARGs）。对这18个AGEs和5个来自Gen Bank的参考AGEs进行详细基因结构解析和比较基因组学分析,发现这23个AGE共分为8种类型:（1）IS26/IS15DI相关复合转座子Tn6759和Tn6760;（2）IS10相关复合型转座子Tn10及其相关元件Tn6798、Tn6799和T10REGN28;（3）Tn7亚家族单元转座子Tn7及其相关元件Tn6800和T7RE621164的Tn7相关元件;（4）Tn21亚家族单元转座子Tn1696及其相关元件Tn6913a、Tn6913b、Tn6914、Tn6915和T1696REZJD581;（5）转座型原噬菌体Tn6963及其相关元件Tn6964;（6）整合型移动元件Tn6872及其相关元件Tn6966;（7）整合型接合元件Tn6397及其相关元件Tn6967;（8）Tn2670及其相关元件T2670RE11759。这些23个AGEs至少携带52种ARGs,可介导14种不同类别的抗菌药物的耐药。其中11个AGEs上均携带复杂马赛克结构的大耐药外源模块（large accessory module,LAM）,这些LAM通过复杂的转座和同源重组事件形成,内部携带多种抗菌药物耐药单元,包括复合/单元转座子、整合子、耐药单元,导致了至少44种ARGs在摩根菌染色体上的积累。本章节研究共发现了19个新型的AGEs,其中12个直接整合在染色体上,包括4个复合型转座子Tn6759、Tn6760、Tn6798和Tn6799,5个单元转座子Tn6800、Tn6913a、Tn6913b、Tn6914和Tn6915,1个转座型原噬菌体Tn6964,1个IME Tn6966和1个ICE Tn6967;另外7个位于这12个AGEs内部,包括2个复合型转座子Tn6965和Tn6970,2个单元转座子Tn6971和Tn6972,3个整合子In2-77、In1785和In1787。另外,还新命名了2个AGEs（本研究首次命名,序列为过去上传）,包括1个耐药单元ISCR3–ere（B）unit和1个转座型原噬菌体Tn6963。第三章研究共筛选出6株携带未知型别IncFII型质粒的摩根菌进行三代基因组测序,首先基于rep A1/rep A基因核苷酸序列相似性和系统进化关系,提出了IncFII型复制子分型方案,将IncFII型质粒分为96个不同的亚型。其中,本研究测序发现的6个未知类型IncFII型质粒,被分为3种亚型:（1）4个IncFIIp11759-FII型质粒p11759-FII、p926193-FII、p229813-FII和p516602-FII;（2）1个IncFIIp621164-FII型质粒p621154-FII;（3）1个IncFIIp MM1L5型质粒p81703-FII。为了深入了解这3种类型质粒的结构特征,对这6个质粒和1个来自Gen Bank的IncFIIp MM1L5型参考质粒p MM1L5进行了详细基因结构解析和比较基因组学分析,发现同种IncFII型质粒具有保守的骨架区结构,这些质粒可进一步整合多种携带耐药基因或毒力基因的AGEs作为外源插入区,可增强摩根菌在药物压力下的生存能力或增强对宿主的致病性。本章节研究发现1个新型的Tn3亚家族转座子Tn7119,是继Tn6296和Tn4401a,第三个携带碳青霉烯类耐药基因blaKPC-2的原型转座元件。综上所述,本研究对摩根菌属细菌进行全方面的生物信息学分析和AGEs的比较基因组学分析。基于摩根菌的全基因组数据,首先提出了精度和准确度更高的摩根菌分类方案;其次,阐述了摩根菌群体中获得性ARGs及其相关AGEs的流行分布;最后,通过详细的比较基因组学分析,详细展示了摩根菌染色体AGEs和未知类型IncFII型质粒的分子结构特征。因此,本研究从群体遗传学、分子流行病学和比较基因组学等多个方面,对摩根菌属的系统进化、分类、ARGs和AGEs的传播流行以及多种AGEs的结构特征有了更深层次的认识。最终,为摩根菌的分类学、耐药机制、分子流行病学研究和感染治疗提供全面理论基础,也为摩根菌中多种AGEs的防控,提供详实的理论支撑。