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微生物菌株及种属水平快速准确的鉴定是环境微生物研究的一个关键问题。通过较复杂的实验手段，目前技术已基本能达到种属水平，但菌株水平的鉴定极其困难。本研究开发了一个基于k-mer的GSMer算法，可对数千个微生物基因组进行快速比较基因组分析，鉴定不同菌株所特有的特异核酸片段。基于目前已测序的5390余株微生物基因组，我们找到了877万个菌株特异性及1174万个物种特异性DNA片段。通过人工生成宏基因组数据及300余株新菌基因组测试表明，这些菌株及物种特异性片段具有极高的特异性及灵敏性。应用GSMer算法，我们成功地鉴定出一系列与人二型糖尿病及肥胖相关的肠道微生物菌株。该研究对复杂环境中致病菌的检测提供新方法，并对微生物的鉴定和分类提供新思路。