微生物次级代谢产物是药用抗生素的主要来源。由于抗生素耐受问题的存在,寻找新型抗生素变得越来越重要。对环境(例如海洋)微生物基因组中的次级代谢合成基因簇研究可以为研究人员提供药物研发的新视野。宏基因组作为对环境微生物群体探索的手段之一,可以帮助研究人员进行更大规模的研究和更多层次的探索。微生物抗生素耐受是人们目前面临的一个重大难题。对抗生素抗性基因的研究可以帮助研究人员制定抗生素使用和研发的策略。例如,研究人员可以对已知的抗生素合成基因簇进行工程改造来获得具有增强的或新型的生物活性的化合物。综上所述,对微生物的次级代谢合成基因簇和抗生素抗性基因的研究有着重要意义。本研究拟通过对开放的海洋微生物宏基因组测序数据的挖掘,了解海洋环境中上述基因或基因簇的功能类型和统计学特点。Tara Oceans项目是由EMBL主持开展的全球海洋浮游生物采样和测序计划。对于本研究而言,该项目所公开的大量测序数据提供了一个极佳的对全球海洋这样一个广泛环境进行基因(簇)的预测和挖掘。本研究以Tara Oceans PRJEB402的子项目ERP001736的宏基因组测序数据为基础,进行了生物信息学序列分析。本研究主要进行了以下研究并取得了相应的创新型成果:(1)对Tara Oceans项目的135个进行了宏基因组从头组装和短序列比对等步骤,获得了高质量的序列数据,可用于功能基因(簇)挖掘及实验室以后的其它宏基因组相关研究;(2)使用antiSMASH对次级代谢合成基因簇进行了鉴定、注释和分析,发现了大量具有一定新颖性的基因簇,并对其合成中的主要结构域和修饰结构域进行了探究,预测了部分基因簇的产物骨架结构,并对所有基因簇的数量分布及在样本中的组成差异进行了统计学检验与分析,发现水深是上述差异的一个主要影响因素。(3)以ARDB数据库为参考对抗生素抗性基因进行了鉴定和注释,以及功能分类,发现了千余条数十种抗性基因序列,并对其在环境中的分布和微生物属种的富集情况进行了探究,发现水深同样是一个主要影响因素且一些微生物属较其它属更富集抗性基因。