土壤是微生物最适宜的生长环境,石羊河流域及乌鞘岭囊括了流石滩、高寒草甸、针叶林、阔叶林、草地及沙漠等温带气候带的各种典型生态系统。环境的多样性造就了多样的土壤微生物种群,是开展微生物资源调查的优良区域。所以本论文以石羊河流域及乌鞘岭代表性的生态系统土壤为研究对象,运用传统和高通量测序技术,研究典型生态系统中土壤微生物的多样性,同时对分离出来的可培养微生物进行应用价值的研究。成功分离到一株对金黄色葡萄球菌具有抑制作用的野生菌株,并对该菌株进行分离鉴定、高产菌株的诱变选育及发酵培养基优化。主要研究结果如下:1石羊河流域及乌鞘岭土壤微生物多样性的研究以石羊河流域及乌鞘岭的典型生态系统的土壤微生物为研究对象,运用传统和高通量测序技术,研究典型生态系统中土壤微生物的多样性,研究结果如下:（1）各取样地土壤中可培养微生物数量基本符合细菌>放线菌>真菌的规律。（2）土壤微生物含量、种类和多样性与地上植被类型及水分状况高度相关。总体而言,土壤微生物含量、种类和多样性基本上符合森林生态系统>草甸生态系统>草地生态系统>沙漠生态系统的规律,同时也受到微环境的影响,差异较大。（3）在所有样地均出现的细菌为136个,真菌为8个,各样地中的优势微生物种群类型较一致。细菌主要是放线菌（Actinobacteria）、变形菌（Proteobacteria）和酸杆菌（Acidobacteria）,其次是拟杆菌（Bacterioidetes）、绿弯菌（Chloroflexi）和芽单胞菌（Gemmatimonadetes）。真菌主要是不可培养真菌（Unclassified）、子囊菌（Ascomycota）和担子菌（Basidiomycota）。（4）草地生态系统中存在沙漠生态系统与森林生态系统之间的过渡微生物群落。2可培养微生物应用价值的研究利用传统分离法对土样中的微生物进行分离,并筛选出石羊河流域典型生态系统中的代表性可培养真菌（F1-1、F4-8和F13-10）。对这3株真菌进行了¹²C⁶⁺离子束和紫外线的耐受性研究,以及对金黄色葡萄球菌的抑菌实验。结果发现,相比于菌株F4-8孢子,F1-1孢子和F13-10孢子在¹²C⁶⁺离子束、紫外线辐照环境下均具有较高的存活率,但这两株真菌的辐射耐受力远远低于目前已知耐辐射真菌。抑菌实验显示,F1-1比另外两株真菌更能明显抑制金黄色葡萄球菌的生长。经鉴定,F1-1为产黄青霉（Penicillium chrysogenum）,其抑菌活性产物为青霉素G。综合比较这3株真菌的特性后发现,F1-1因为其抑菌效果更明显而具有更高的应用潜力。3产黄青霉F1-1的诱变筛选及发酵培养基优化为了选育高产青霉素的生产菌株,本研究利用¹²C⁶⁺离子束辐照诱变产黄青霉野生菌株F1-1,并进行了高产菌株的发酵培养基优化。¹²C⁶⁺离子束辐照产黄青霉孢子悬液后进行初筛,同时统计存活率、正负突变率。结果发现,辐照剂量为150 Gy时正突变率最高,为8.82%,负突变率相对于其他辐照剂量较低,存活率为24.09%,较有利于筛选高产的突变体。最终从168株菌中筛选出15株正突变菌株,经过摇瓶复筛,获得了两株高产青霉素突变菌株C12和D28,摇瓶发酵6d后,其青霉素产量分别为413.02 U/mL、414.56 U/mL,相较于野生菌株分别提高了11.36%、11.78%。通过调整碳源和添加前体进行发酵培养基优化,发现D28菌株的最适碳源为蔗糖（11%）,同时在添加前体的条件下可以有效提高青霉素产量（486.60 U/mL,提高了17.38%）。本项工作在野外考察取样的基础上,利用重离子辐照技术,对分离出的目标菌株进行了应用价值的研究。所获得的目的菌株经鉴定为产黄青霉（Penicillium chrysogenum）,是一株具备应用潜力的青霉素生产菌,该菌株虽然相较于目前成熟的青霉素生产菌没有任何生产优势,但它丰富了产抗微生物资源。因此已经报请中国工业微生物菌种保藏管理中心保藏（保藏号为MT341466-MT341467）。