口腔是人体微生物最丰富的部位之一,定植了大量的细菌、真菌、病毒等。口腔菌群的失衡与各种口腔疾病密切相关,包括龋齿、牙周炎、口腔鳞癌等。此外,口腔微生物还可能通过消化道等途径传播至身体其他部位,促进胃癌、炎症性肠病、结直肠癌、心血管疾病、阿兹海默症等全身性疾病的发生发展。虽然口腔微生物在人体健康中扮演着重要角色,但其基础水平的动态演替规律尚有待探究。目前口腔微生物组的纵向队列研究有限,且绝大部分以天、月、年为间隔进行采样;而口腔环境事实上频繁受到进食、刷牙、睡眠等日常事件的干扰,因此,亟需更加精细的采样策略才能揭示口腔菌群真实的动态变化。唾液的采集具有便利性和非入侵性的优势,故本论文以唾液微生物组为研究对象,建立以分钟为间隔的高频采样时间序列,通过生物信息学分析,研究唾液微生物组在日常事件影响下高分辨率的动态演替规律。主要研究内容和结果归纳如下:（1）研究精细时间尺度下唾液微生物组的日常动态变化,分析进食、睡眠等事件对其影响。建立10-60 min为间隔进行采样的时间序列数据集,对3名健康志愿者进行为期6天的连续跟踪,共收集614份唾液样本,通过16S扩增子测序共获得约1700万条读数。微生物组学分析显示,该采样策略对唾液微生物组无破坏性影响,适用于其动态研究。高频采样的时间序列数据集揭示,尽管每名志愿者自身的唾液微生物组在实验期间保持相对稳定,但其组成受日常事件的影响呈现规律性的高度动态波动,如拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度在睡眠时升高,梭杆菌门（Fusobacteria）的相对丰度在进食窗口附近改变。置换多元方差分析（Permutational multivariate analysis of variance,PERMANOVA）显示,进食和睡眠事件显著地影响了唾液微生物组的结构。通过PICRUSt2算法对唾液微生物组的潜在功能进行预测,发现其功能受到进食事件的显著影响。结合人类微生物组计划（Human microbiome project,HMP）中不同口腔来源的微生物数据对唾液微生物的潜在来源进行预测,发现不同口腔位点微生物对唾液菌群的贡献也受到了日常事件的影响。其中,龈上和龈下牙菌斑来源的微生物占比在进食后显著增加。因此,本研究通过高频时间序列采样,揭示了唾液微生物组高度动态的日常变化。（2）整合微生物时间、空间数据,挖掘个体间一致的唾液微生物共现模式。Spearman相关性分析显示,来自颗粒链球菌属（Granulicatella）、嗜血杆菌属（Haemophilus）、奈瑟菌属（Neisseria）和链球菌属（Streptococcus）的不同ASVs（Amplicon sequence variants）之间显著负相关,且分别倾向来自不同口腔位点。基于大样本量的时间序列数据进行共现网络（Co-occurrence network）分析,发现了全新的唾液微生物共现模式,该模式在不同个体中均存在,且与复杂口腔地理生态位相关:Haemophilus、Bergeyella HMT 206、Streptococcus和Granulicatella elegans强共现;Porphyrobacter tepidarius、Acidovorax temperans和Delfia acidovorans强共现;舌苔特异性微生物Campylobacter consisus和Oribacterium sinus强共现;另一组舌苔特异性微生物SR1 HMT 875与多株Prevotella/Alloprevotella ASVs强共现;牙菌斑特异性微生物Lautropia mirabilis、Rothia aeria和Neisseria oralis强共现。使用不同关联分析算法及不同归一化处理均可重现以上共现模式,说明该结果不是算法或组成效应造成的伪影。研究结果揭示了与口腔位点特异性有关的唾液微生物共现新模式。（3）研究唾液微生物组的昼夜节律变化,挖掘节律微生物,并分析其节律振荡模式。通过Lomb-Scargle算法发现,每名志愿者的唾液微生物整体组成均呈现显著的24 h周期节律变化。在不同的物种分类水平,分别鉴定出5个门（Phylum）、14个属（Genus）、22个ASVs具有显著昼夜节律。其中,大部分节律菌属与另一项独立研究中报导的结果一致。虽然唾液微生物的节律变化具有一定的个体差异,但也发现了个体间一致的节律振荡模式。在门水平,梭杆菌门（Fusobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在白天时较高,拟杆菌门（Bacteroidetes）和SR1的相对丰度在晚上时较高。在属水平,伯杰氏菌属（Bergeyella）的相对丰度在白天逐渐升高;普雷沃氏菌属（Prevotella）的相对丰度在晚上时较高;韦荣氏球菌属（Veillonella）的相对丰度在白天时较高。在ASV水平发现了两种特殊节律振荡模式:Bergeyella HMT 206和Haemophilus的相对丰度在晚上时较高,早晨醒来后降低,并在白天逐渐升高;多株Prevotella/Alloprevotella ASVs的相对丰度在夜晚升高,早晨醒来后继续保持,直至早餐后骤降。研究揭示了唾液微生物组的昼夜节律变化,为解析口腔菌群的稳态平衡提供新线索。（4）鉴于进食对唾液微生物组的显著影响,深入挖掘与进食紧密相关的微生物,研究其响应规律,并在更大的独立人群队列中进一步验证。在进食样本中检测到食物来源的线粒体、叶绿体及发酵乳制品来源的乳杆菌（Lactobacillus）等非口腔微生物序列,其丰度在进食后立即降低。通过自主开发的z-score算法,发现一些微生物对进食呈现特异性升高响应,其丰度仅随进食而非其他事件发生改变。整合分析显示,这些微生物的响应呈现一定的时间先后顺序。其中,舌苔特异性微生物Campylobacter concisus、Oribacterium sinus等的升高早于牙菌斑特异性微生物Lautropia mirabilis、Neisseria oralis及Rothia aeria。PICRUSt2分析显示,细菌趋化性、鞭毛的装配、二元系统等细菌运动能力相关的KEGG通路在进食后显著升高。此外,Prevotella nanceiensis、Prevotella melaninogenica及SR1 HMT 875的相对丰度在进食期间呈现降低的趋势。通过营养干预实验（共包括60份唾液样本）,以及对第三方公共数据集（饮用含糖饮料数据集,共包括7人,19份唾液样本）的生物信息分析发现,碳水化合物的摄入不是造成进食相关微生物响应的主要原因。并且,在另一包含19人的独立人群队列——午餐干预数据集（共包括222份唾液样本）及验证数据集（共包括94份唾液样本）中进一步证明,上述进食相关微生物现象可更多的人及更长的时间尺度上重复,提示其在人群中可能具有普适性。综上,本研究在多组数据及人群样本中揭示了与进食及节律紧密相关的唾液微生物动态变化新规律,为将来开发靶向口腔菌群的营养干预和健康诊疗工具奠定科学基础;并提示在设计相关横断面研究时,应考虑日常事件及昼夜节律的影响。