青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，素有“世界屋脊”、“第三极”之称。青藏高原独特的地形特征使其成为众多河流的主要源头，并作为“水塔”滋养着周边地区近20亿人。青藏高原的水生态系统类型多样，包括湿地、湖泊、河流、温泉和冰川等，孕育着丰富多样的水生微生物。这些微生物可能在青藏高原极端的环境条件下，如剧烈的温度波动、低氧浓度、低压和强烈的紫外线辐射，展现出独特的种类组成和代谢模式，使得青藏高原可能蕴藏着独特的微生物资源库。 近日，中国科学院水生生物研究所研究员缪炜与华中科技大学教授宁康团队合作，解析了青藏高原水生微生物基因组和基因目录。研究搜集了来自青藏高原湿地、淡水湖、盐水湖、河流、温泉和冰川的498个水体环境DNA样本并进行了宏基因组测序，初步建立了一个“青藏高原水生微生物基因组和基因目录”（TPMC）。TPMC目前包含了3万多个中高质量的原核微生物（细菌和古菌）宏基因组组装的基因组（MAGs），聚类为1万多个物种，其中88%为未注释物种。除此之外，TPMC包含近3亿个非冗余基因，其中15%为新基因；7万多个生物合成基因簇，50%为新基因簇。这一结果表明青藏高原是全球微生物物种和遗传多样性的宝库。 利用这些数据，研究团队分析了青藏高原水生微生物群落在横跨2500公里的距离和超过5公里的海拔范围的中国三级阶梯地形上的生物地理学，发现微生物组成相似性和共有基因数量随着距离和海拔的差异增大而下降。这一微生物的传播模式提示青藏高原可能不仅扮演着“水塔”的角色，还具有“微生物塔”的作用。总体来说，TPMC是高海拔水生微生物资源的重要资源库，蕴藏着发现新的微生物谱系和功能的潜力，拓展了对全球微生物物种、遗传和功能多样性的认识。 相关成果以A genome and gene catalog of the aquatic microbiomes of the Tibetan Plateau为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家科技基础资源调查专项等的支持。论文链接 青藏高原水生微生物基因组和基因目录