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土壤中的微生物群落由很高的物种丰度和很复杂的群落组成[6]，据报道，平均每克森林土壤中含有约4×107个原核细胞，每克耕地或草地土壤含有约2×109个原核细胞[7]。这些原核生物由成千上万的微生物物种组成，为医药、工业应用及污染物的生物降解提供了宝贵的基因库[6]。然而自然界中目前能被纯培养的微生物还不到总数的1%，大量未被培养或不能被培养的微生物具有巨大的潜在利用价值。宏基因组学技术的出现成为了解决了以上难题的有效方法，宏基因组是指环境样品中所有生物遗传物质的总和。它避开了纯培养的难题，使得直接利用环境中丰富的微生物资源成为可能。通过宏基因组学功能筛选方法已成功发现了至少66种β-内酰胺类抗生素耐药基因[8]，如2011年，Martiny等人[9]通过海鸥肠道微生物宏基因组学功能筛选，得到了31种尚未确定机制的新型β-内酰胺抗性基因；2012年，Cheng. G等人[10]在人肠道微生物组中分离出了一种新的β-内酰胺抗性基因；2014年Fiona. F等人[11]婴儿肠道微生物文库中也筛选得到β-内酰胺抗性基因。这些研究都证明了宏基因组筛选方法在挖掘耐药基因研究中的可行性。
本课题利用实验室已构建的云南土壤宏基因组文库，应用功能筛选的方法从中筛选头孢类抗生素耐药基因，并通过序列测定及分析，探索其耐药机制。