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青藏高原是除了南北极之外中纬度地区冰雪覆盖面积最广的区域。冰川作为保存生物的良好载体,按照时间顺序保留了大量的微生物,同时冰川也可以良好的反应过去的气候环境,因此通过研究冰川微生物来了解过去气候环境变化是一个非常理想的途径。过去对冰雪微生物的研究主要集中于群落多样性、数量分布特征及其与气候环境之间的关系。对青藏高原冰川微生物的生理特征尤其是基因组特征的研究鲜有报道。因此在本研究中,我们选取青藏高原木孜塔格冰芯、玉珠峰冰芯及扎当雪坑可培养细菌进行温度、盐度及pH生长特征的研究。此外,选取木孜塔格冰芯、玉珠峰冰芯及宁金岗桑冰芯中15株Cryobacterium(冷杆菌)属细菌及分离自韩国土壤该属中温菌C.mesophilum CGMCC1.10440,结合Cryobacterium(冷杆菌)属已发表的的7株细菌基因组进行比较基因组学的分析,以期揭示冰川环境对冰川微生物的影响及冰川微生物对冰川环境的适应机制。 通过对青藏高原木孜塔格冰芯、玉珠峰冰芯及扎当雪坑中81株可培养细菌生理特征的研究,得出青藏高原木孜塔格冰川、玉珠峰冰川及扎当冰川可培养细菌以耐冷菌为主,冰雪微生物比非寒冷环境中同属微生物具有更广的低温适应性。通过对Cryobacterium(冷杆菌)属23株细菌基因组的研究分析,得出以下结论:(1)16S rRNA基因及全基因组系统发育进化树上冰川菌聚在一个大的分枝上,中温菌C.mesophilum CGMCC1.10440处于系统发育树的根部。(2)冰川菌之间的平均核苷酸相似性(ANI)、同源蛋白质相似性高于冰川菌与中温菌之间的值。(3)总结Cryobacterium属(冷杆菌)细菌基因得失过程,推测环境差异导致冰川细菌和中温菌经历了不同的基因组变化过程。冰川菌经历了多个阶段的基因得失过程,先以获得基因为主后以丢失基因为主。从冰芯分离的冷杆菌基因组中含有更多的次级代谢及抗胁迫的基因,使用更多的疏水氨基酸,可能是其适应冰川环境的重要因素。