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土壤及人类肠道微生物群落中细菌占据主要部分，其中绝大部分仍不可培养。这些微生物是抗生素抗性基因的储存宿主，并可能将之传给病原菌。近年来，利用功能筛选的方法在包括土壤及人类肠道等不同来源的元基因组中获得了不少新的抗性基因。本研究旨在进一步发掘这些环境中抗性基因的多样性。 首先通过SDS裂解的方法直接提取土壤及人肠道微生物元基因组DNA。回收大小在48 kb附近的DNA片段并对其进行纯化。最终成功构建5个元基因组Fosmid文库，包括一个土壤文库及4个健康人粪便文库，总的克隆数目约614，000。以文库平均插入片段40 kb计算的话，这些文库包含了近25 Gb的元基因组DNA。为了用于多底物筛选，文库在保存前使用直接培养方法进行了扩增。 筛选土壤微生物元基因组文库仅获得一个磷霉素抗性克隆，其中的抗性基因编码蛋白长度为444aa。这个新蛋白（标记为UoMurA）与来自菌株Desulfuromonas acetoxidans DSM 684的同源性最高，一致性为46％。多序列比对结果显示，UoMurA为天然的Asp型MurA，即在其活性部位关键氨基酸为Asp，而不是Cys。利用定点突变方法将该Asp置换为Cys并测定原始菌株及突变株的MIC值。结果证实，磷霉素抗性确实由于该蛋白活性存在Asp引起。序列分析结果显示，在细菌不同门中均含有这种可能导致磷霉素耐受的Asp型MurA。这是首次利用功能元基因组学方法在土壤微生物文库中使用磷霉素作为底物筛选并获得了一个新的磷霉素抗性基因。 在肠道微生物文库中筛选获得了8个新的抗性基因，包括一个阿莫西林抗性基因，6个D-环丝氨酸抗性基因，以及一个卡那霉素抗性基因。阿莫西林抗性基因编码的蛋白与菌株Riemerella anatipestifer RA-GD的一个家族Dβ-内酰胺酶同源性最高，氨基酸一致性为53％。六个新的D-环丝氨酸抗性基因编码蛋白均与已知D-alanine-D-alanine ligases存在同源性，氨基酸一致性在73％～81％之间。新的卡那霉素抗性蛋白KM2的长度为274aa。其中，KM2的N-端189aa与菌株Enterococcus hirae的6-氨基糖苷转移酶(6-aminoglycoside acetyltransferase)的一致性为42％;而C-端(190aa-274aa)则与菌株Clostridiales sp.SSC/2的一个假想蛋白同源性最高，氨基酸一致性为35％。功能实验证实，仅KM2的N-端序列具有卡那霉素抗性。