青藏高原，中国最大、世界海拔最高的高原，素有“世界屋脊”、“第三极”之称。其独特的地形特征使青藏高原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中，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一个独特的微生物资源库。

图1 羊卓雍措（拍摄于环境DNA样品采集期间）

近期，西藏大学生态环境学院巴桑教授团队、中国科学院水生生物研究所缪炜研究员（兼西藏大学生态环境学院博士生导师）团队与华中科技大学宁康教授团队搜集了来自青藏高原盐水湖、淡水湖、河流、温泉、湿地以及冰川的498个水体样本并进行了宏基因组测序，建立了一个全面的青藏高原水生微生物组的基因组和基因目录（Tibetan Plateau Microbial Catalog，TPMC）。TPMC中包含着32 355个中高质量的宏基因组组装的基因组（Metagenome-assembled genomes，MAGs）扩展了我们对该地区基因组多样性的了解。这些基因组进一步聚类到10 723个微生物物种，其中88%为未注释物种。除此之外，TPMC中包含近3亿个非冗余基因（15%为新基因）；以及73 864个生物合成基因簇（50%为新基因簇），从而拓展了目前已知的微生物功能多样性。研究团队利用这些数据，研究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。研究发现与青藏高原微生物组的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，揭示了一种微生物的传播模式。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巨大潜力，并填补了微生物组生物地理学的知识空白。相关工作以“A genome and gene catalog of the aquatic microbiomes of the Tibetan Plateau”为题发表在国际知名期刊Nature子刊Nature Communications上，该期刊为中科院一区期刊，影响因子16.6。

图2 青藏高原水生微生物基因组和基因目录 (Tibetan Plateau Microbial Catalog, TPMC)

西藏大学生态环境学院博士生张鹏、水生所博士生罗帅和华中科技大学博士生程铭悦为本论文的共同第一作者。缪炜研究员、华中科技大学宁康教授和水生所熊杰研究员为该论文的共同通讯作者，西藏大学生态环境学院巴桑教授为该论文的共同作者。本研究是万种原生生物基因组计划（P10K）的进展之一，此次原核微生物基因组目录的建立为后续分析并获得青藏高原水生态系统中原生生物（真核微生物）基因组奠定了重要的基础。相关原核微生物基因组目录已发布于国家基因组科学数据中心（https://ngdc.cncb.ac.cn/tpmc）。