《中國微生物基因組研究》由我國從事微生物基因組研究的專傢們結閤自己的研究領域撰寫的綜述論文組成，反映瞭我國微生物基因組研究的過去、現在，並指齣瞭未來尚需研究的方嚮。共分為真細菌基因組（包括人畜病原真細菌，農用真細菌，環境真細菌，冶金、食品真細菌基因組）、古生菌基因組、真核微生物基因組、病毒基因組、微生物基因組研究方法五個部分。

精彩書評

　　跨越瞭微生物學科本身的廣度和深度，研究微生物基因組對認識微生物發掘新基因及其在各個領域的應用起到瞭至關重要的作用，是目前微生物學研究的前沿領域，希望本書的齣版能對我國微生物基因組學的研究和發展起到推動作用。

　　—— 喻子牛

前言喻子牛
第一章真細菌基因組
A人畜病原真細菌基因組
中國鈎端螺鏇體基因組學研究進展
硃泳璋何平秦金紅郭曉奎趙國屏
鼠疫耶爾森氏菌基因組學：進化、溯源與緻病機製
宋亞軍周鼕生楊瑞馥
中國腸道緻病菌的基因組學研究王磊
中國腸道元基因組與人體健康研究進展趙立平
結核分枝杆菌的基因調控網絡研究進展李雨慶王毅何正國
結核分枝杆菌基因組學和後基因組學研究畢利軍葛峰
結核分枝杆菌基因組研究進展鄭華軍王升躍
人體呼吸道的菌群研究周與華郭曉奎
口腔微生物組研究現狀
李燕薛晶王人可肖曉蓉硃硃肖麗英周學東
豬胸膜肺炎放綫杆菌基因組研究進展徐卓菲周銳陳煥春
副豬嗜血杆菌基因組研究進展
貝為成陳煥春周銳付書林樂敏
B農用真細菌基因組
聯閤固氮微生物功能基因組學研究燕永亮張雲華林敏
根瘤菌的進化：核心基因組與附屬基因組田長富陳文新
銅綠假單胞菌生物防治菌株M18全基因組及溫度依賴性轉錄組分析
許煜泉
根瘤菌功能基因組學研究概述李友國王善明彭傑麗馬彬廣
巴斯德芽菌Pasteuriaspp�被�因組研究進展
硃軍賀樂黃惠琴劉敏鮑時翔
蘇雲金芽胞杆菌基因組邱寜彭東海何進孫明喻子牛
青枯雷爾氏菌基因組研究劉波唐唯其林營誌車建美硃育菁
C環境真細菌基因組
幾株重金屬抗性細菌的全基因組序列分析與比較
王革嬌何敏艷熊金波劉紅亮黎航
海洋石油降解菌食烷菌基因組研究進展邵宗澤賴其良王萬鵬
海洋多環芳烴降解菌的組學研究董純明邵宗澤
D冶金、食品及其他真細菌基因組
生物冶金微生物基因組學尤曉顔薑成英劉雙江
乳酸菌基因組學研究進展張文羿孫誌宏張和平
枯草芽胞杆菌功能基因組，從新視角看老問題鄧運孫明
球形芽胞杆菌基因組及進化分析鬍曉敏袁誌明
蠟狀芽胞杆菌群基因組研究進展硃鐳孫明

第二章古生菌基因組
海洋古菌基因組研究進展曾湘薑麗晶邵宗澤
嗜熱菌基因組的基本特徵包其鬱周嬌鵬
原核微生物的溫度適應機製：組學視角
馬彬廣郝保海鬍曉攀王雙寅

第三章真核微生物基因組
真菌基因組學的研究與發展王成樹
寡孢節叢孢的基因組和蛋白質組學研究楊金奎季星來張剋勤
十字花科黑腐病菌基因組分析與病理基因組學何勇強唐紀良
木質縴維素降解真菌的基因組學研究進展劉國棟麯音波
食用菌基因組學研究進展和展望鮑大鵬譚琦吳林
大型真菌基因組研究現狀及前景尹亞琳餘國軍孫慧
東方巴貝斯蟲基因組序列測定與分析賀蘭趙俊龍

第四章病毒基因組
豬流感病毒的遺傳多樣性及分子進化塗加鋼金梅林
我國水生動物病毒基因組的研究進展
吳淑勤王慶曾偉偉劉春付小哲任燕王英英
嗜極微生物噬菌體基因組學研究進展魏雲林季秀玲
中國昆蟲病毒基因組結構研究進展鬍遠揚張珈敏周溪
芽胞杆菌屬細菌噬菌體基因組研究進展袁益輝高梅影

第五章微生物基因組其他研究及方法學
幾個重要微生物基因組及其隱性基因簇的研究
劉鋼牛國清李磊劉波田宇清譚華榮
中國放綫菌功能基因組研究白林泉
基因組尺度代謝網絡模型郝彤馬紅武趙學明
海洋微生物元基因組研究方法及進展李誌勇
基於代謝組學的抗菌藥物靶標發現王忠義張紅雨
基於比較基因組學的細菌基因組島識彆與功能分析歐竑宇
植物病原細菌基因組重新注釋及重要功能基因識彆
高俊祥高娜雷陽徐锡文陳玲玲
原核生物的轉錄組學研究王階平何進喻子牛
……

精彩書摘

中國微生物基因組研究鼠疫耶爾森氏菌基因組學：進化、溯源與緻病機製第一章真細菌基因組A人畜病原真細菌基因組中國鈎端螺鏇體基因組學研究進展中國鈎端螺鏇體基因組學研究進展。
鈎端螺鏇體病是由緻病性鈎端螺鏇體引起的常見的威脅人類健康和畜牧業生産的全球性人畜共患病。分布在世界各地，特彆是以水稻種植為主的發展中國傢和地區。人通過直接或間接接觸感染動物的尿液而感染。鈎端螺鏇體病主要臨床錶現是高熱、頭痛、寒戰、乏力、淋巴結腫大和明顯的肌肉疼痛。重者可並發肺齣血、黃疸、腦膜腦炎和腎衰竭等。自1955年以來此病病例達250多萬，死亡2萬多人。已經有77個國傢和地區報告有此病的存在，每年發病數萬例。我國是世界上鈎端螺鏇體病的高發地區之一，它也是我國目前法定的乙類傳染病之一。我國許多地區，特彆是年降水量多、年平均氣溫較高的長江中下遊地區是鈎端螺鏇體病發病率最高的地區。20世紀80年代後，鈎端螺鏇體病疫情處於相對穩定並呈下降趨勢，由於鈎端螺鏇體病是自然疫源性疾病，動物宿主達200餘種，存在潛在危險性。鈎端螺鏇體病疫區常齣現暴發。洪水等自然災害會促發該病的暴發流行，是曆史上一些大水之後“大疫”的主要疫病之一。例如，1998年我國特大洪災過後在洞庭湖區就暴發過鈎體病流行。近年來，該病的發生有所上升，甚至包括一些發達國傢。引起瞭世界各國科學傢的重視。世界衛生組織（WHO）、聯閤國糧食及農業組織（FAO）在美國、澳大利亞和法國等國傢建立瞭8個鈎端螺鏇體病閤作中心，並在包括中國在內的多個國傢建立瞭11個參考實驗室。由於鈎端螺鏇體一直都缺乏有效的體內定嚮遺傳操作技術，鈎端螺鏇體主要的緻病因子也都沒有明確，因此鈎端螺鏇體的緻病機製一直沒有闡明。至今無簡便的診斷手段和高效安全的疫苗，鈎端螺鏇體病依然是一種危害嚴重、威脅人類健康和畜牧業生産的傳染病。
鈎端螺鏇體基因組測序和功能注釋後使睏擾這一研究領域的問題得到瞭新的解決的方法和思路，鈎端螺鏇體的發病機製和疫苗研發等核心問題將會在後基因組時代，尤其是強大的功能基因組學的支撐下得到突破。2003年國傢人類基因組南方研究中心、中國科學院上海生命科學院和上海交通大學醫學院（原上海第二醫科大學）等多傢單位首次在國際上完成瞭對問號鈎端螺鏇體黃疸齣血群有毒株賴型賴株基因組測序研究工作。問號鈎端螺鏇體賴型賴株有大、小兩個染色體，共含有4727個基因。這些基因涉及鈎端螺鏇體生理代謝和代謝調節、物質運輸、遺傳、潛在的毒力或緻病因子等。此項工作的完成，使我們第一次對鈎端螺鏇體基因組結構有瞭全麵係統地瞭解。基因注釋全麵驗證瞭以往對該菌的代謝生理和相關基因的研究結果，並注釋瞭一批可能與緻病及毒力相關的基因。為闡明鈎端螺鏇體的緻病機製提供瞭必不可少的前提和基礎。此後，在世界範圍內各主要實驗室均相繼開展瞭對其他鈎端螺鏇體的測序以及功能基因組研究：巴西科學傢緊隨我國科學傢，完成瞭第二株緻病性鈎端螺鏇體黃疸齣血群哥本哈根株的全基因組測序；澳大利亞科學傢也完成瞭兩株緻病性鈎端螺鏇體的全基因組測序；法國科學傢已經完成兩株非緻病性腐生型鈎端螺鏇體的全基因組測序［4］。截至目前，共有6株鈎端螺鏇體完成瞭基因組的工作，此領域的研究已經進入瞭一個全新的後基因組時代，對鈎端螺鏇體的基因組學研究進入瞭一個飛速發展的時期，我國與國際上幾個優秀的鈎端螺鏇體實驗室（包括法國巴斯德研究所、巴西聖保羅大學、澳大利亞莫納什大學等）之間的競爭日趨激烈。本文就近年來中國鈎端螺鏇體基因組學研究作一係統性論述。
1基因組測序和比較基因組學研究。
鈎端螺鏇體共有25個血清群，其中黃疸齣血群是中國最主要的鈎端螺鏇體流行菌群之一。20世紀60年代，我國科學傢從一位四川賴姓鈎體病患者血清中首次分離鑒定得到瞭緻病性黃疸齣血群賴型賴株。賴型賴株感染動物後能導緻明顯的鈎端螺鏇體病癥狀，如典型的大麵積肺齣血、黃疸和肝脾腫大等。2003年國傢人類基因組南方研究中心、中國科學院上海生命科學院和上海交通大學醫學院（原上海第二醫科大學）等多傢單位在國際上首次完成瞭緻病性黃疸齣血群賴型賴株的全基因組序列。鈎端螺鏇體基因組由大小兩個染色體組成，分彆為4.27Mb和350kb，共含有4727個基因，其中4360個基因位於大染色體、367個基因位於小染色體。基因注釋全麵驗證瞭以往對該菌的代謝生理和相關基因的研究成果，鑒定瞭一些與鈎端螺鏇體生長發育、代謝、調控及信號轉導等重要生命活動有關的基因，尤其發現瞭一係列鈎端螺鏇體特有的代謝途徑。驗證其唯一利用脂肪酸好氧呼吸的基本能量代謝途徑以及其不利用糖類物質並依賴維生素B12的代謝特點。完成瞭對該菌的類似於真核生物的甲硫氨酸生物閤成途徑基因的全麵鑒定。另外還注釋瞭一批可能與侵襲、黏附、運動、趨化、毒性等緻病因素相關的基因，尤其是若乾個潛在的可能與破壞上皮細胞、乾擾凝血平衡係統有關的基因，包括LPS中一係列脂質A閤成和核心多糖及抗原生物閤成關鍵基因、數十個黏附相關基因、50個左右鞭毛抗原相關基因、包括12個趨化因子受體在內的30個運動趨化相關基因、11個溶血素基因和1個潛在齣凝血基因等。通過在基因組水平上與已完成測序的多種微生物進行分子進化的研究，特彆是與螺鏇體科的梅毒螺鏇體和伯氏疏螺鏇體比較，揭示鈎體基因組所編碼的蛋白質具有更高比例具有真核蛋白質的結構特徵。與其他能夠培養的細菌相比，鈎端螺鏇體基因組所編碼的蛋白質具有更高比例具有真核蛋白質的結構特徵，初步提示基因的水平轉移可能是鈎端螺鏇體獲得緻病性的原因。鈎端螺鏇體全基因組序列的完成進一步證實瞭鈎端螺鏇體在進化上是一個比較特殊、古老的微生物，而且使我們對鈎端螺鏇體病的緻病機製有瞭嶄新的認識。
因為缺乏鈎端螺鏇體遺傳操作技術，目前對鈎端螺鏇體毒力進化以及緻病機製的研究一直都沒有突破。問號鈎端螺鏇體賴型IPAV株是由中國國內分離到的、具有高毒力的菌株通過長時間實驗室傳代而獲得的減毒株。血清學交叉凝集試驗已經證實IPAV株和賴型賴株同屬於鈎端螺鏇體黃疸齣血群，但是感染動物不會産生鈎體病癥狀，這可能是IPAV株在體外培養傳代過程中逐漸喪失瞭毒力。鈎端螺鏇體黃疸齣血群有毒株賴型賴株和減毒株IPAV，比較基因組學是研究鈎端螺鏇體尤其是黃疸齣血群毒力進化機製的最直接最有效的手段。在以前已經完成的鈎端螺鏇體黃疸齣血群有毒株賴型賴株基因組序列的基礎上，Zhong等采用新一代的454焦磷酸高通量測序方法，對減毒株IPAV進行全基因組測序，並將蛋白質組MS/MS數據整閤用於對IPAV的注釋和菌株56601的重新注釋。通過其與緻病性的問號鈎端螺鏇體賴型賴株進行全基因組比較發現，除瞭高度相似的基因組結構以及基因順序外，一共檢測到有33個插入、53個缺失和301個單核苷酸變異（SNV）分布在101個基因的5′上遊區域或在編碼區域，然而隻有9個（27.3%）插入是超過1bp的變異、33個（62.3%）缺失是超過1bp的變異。此外，有301個SNV和3個長序列多態性（LSP）在CDS或間隔區中被鑒定齣。在這些變異中，共有101個基因，包括44個有功能的基因、29個假定的基因和28個轉座酶，對編碼區或者5′上遊區域有影響。對這44個有功能的基因與哥本哈根進行對應位置的比較發現，18個基因變異是“56601特異性的變異”，因為這些基因在IPAV與哥本哈根一緻。剩餘的26個變異被稱為“IPAV特異性的變異”，直接影響這些基因的組成和功能。其中，44個有功能基因中大部分是和信號轉導、壓力反應、跨膜運輸和氮代謝相關。基於定量LCMS/MS數據的比較蛋白質組分析顯示，在1627對直係同源蛋白中，有174個基因在IPAV中是上調的，主要集中在能量産生和脂質代謝相關類。此外，有228個基因在56601株中是上調的，大部分集中在蛋白質翻譯以及DNA復製和修復相關基因。基因組和蛋白質組的一緻性充分說明，在56601株或IPAV株中一些重要基因的特異性突變導緻的錶達量下調（如Ser/Thr激酶、碳飢餓蛋白CstA、榖氨酰胺閤成酶、GTP�瞓inding蛋白BipA、二磷酸核糖核苷酸還原酶和磷酸轉運蛋白）以及脂蛋白和外膜蛋白可變的翻譯形式很可能是造成IPAV毒力減弱的重要原因。因此，在一定數量基因中的有限數目的基因變異（包括插入、缺失和SNV）可能是造成IPAV毒力減弱的原因。
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