深海热液喷口是一个具有陡峭的温度梯度、高静水压和黑暗的极端环境。在此环境中,以微生物的化能合成为基础孕育了独特的生态系统。异养型热球菌目Thermococcales是深海热液生态系统中的优势古菌类群,Pyrococcus yayanosii CH1是此类超嗜热古菌中具有严格嗜压特性的可培养菌株。本文围绕P.yayanosii基因组中整合性基因组岛与其超高温、高静水压适应性的关系展开研究,取得了以下研究结果:1.基因组岛功能预测:通过生物信息学分析发现,在P.yayanosii基因组中预测了15个基因组岛,其中最大的基因组岛PYG1长度约为21.4 kb。推测PYG1可分为5个功能模块,相关基因注释分别是:模块I中的整合酶;模块II中的IV型限制-修饰酶;模块III中参与蛋白质翻译后修饰、氨基酸或核苷酸代谢的酶;模块IV中的转座酶;模块V中假定的毒素-抗毒素系统。2.基因组岛的移动性:PYG1可特异性整合在t RNAGln基因的3’末端,同时PYG1也可自发的从染色体中以很低的频率(1.2×10-8)环出。整合酶PYCH＿15110可以精确介导PYG1在t RNAGln基因中大小为43 bp的正向重复序列（DR）处发生整合和环出。基于此构建了可在P.yayanosii基因组中进行位点特异性整合的质粒p LMO033,成功的用于基因回补实验。3.基因组岛携带的IV型毒素-抗毒素系统:PYG1中毒素PYCH＿15330（Pyg T）可以抑制E.coli的生长,抗毒素PYCH＿15320（Pyg A）可以抵消毒素对细胞的影响,pyg A和pyg T构成了一个Abi E型毒素-抗毒素系统Pyg TA。毒素基因pyg T影响P.yayanosii高静水压适应,表现为高静水压下△Pyg A细胞延滞期显著延长;基因pyg A和pyg T形成了一个共转录操纵子,EMSA和DNase I footprinting实验证实在宿主细胞内抗毒素蛋白Pyg A结合在自身启动子区并阻遏调控毒素基因pyg T的转录。Pyg TA可以促进携带有古菌质粒复制蛋白的穿梭质粒在E.coli中的遗传稳定性。4.基因组岛和环境适应性的关系:敲除完整的PYG1后发现,高温胁迫（100℃）抑制突变株△PYG1生长,而高静水压胁迫（80 MPa）促进突变株△PYG1的生长。基因组岛中编码氨基转移酶的PYCH＿15260基因敲除突变株△1526在高温和高压胁迫条件下具有与△PYG1相似的生理表型。PYCH＿15260具有II型谷氨酰胺氨基转移酶的保守结构域。氨基酸利用分析表明在仅含20种氨基酸的合成培养基中突变株△1526可以大幅消耗色氨酸。次黄嘌呤、黄嘌呤和鸟嘌呤碱基以及腺嘌呤核苷酸AMP可促进突变株△1526生长,推测PYCH＿15260具有腺嘌呤磷酸核糖转移酶活性,参与嘌呤核苷酸补救合成途径。5.△1526突变菌株的定量蛋白质组研究:在80 MPa下可鉴定出来的881个蛋白中,亲本A2菌株和△1526突变菌株中存在有178个显著差异表达蛋白,其中包括80个显著上调、98个显著下调。这些显著差异表达蛋白主要富集在能量代谢及物质运输和代谢过程。推测PYCH＿15260基因缺失后造成嘌呤核苷酸补救合成途径中AMP合成受阻,同时影响嘌呤核苷酸从头合成途径,并使与这些途径相关的氨基酸代谢发生改变。本研究首次对来自深海热液喷口的嗜压、超嗜热古菌P.yayanosii中基因组岛PYG1的可移动性及其生理功能进行了研究。PYG1的模块化结构暗示其形成可能经历了多次水平基因转移事件。确认了PYG1中的整合酶可以介导该基因组岛的自发环出和整合,构建的基于该整合酶的位点特异性整合载体丰富了此类超嗜热古菌的遗传操作工具。证实PYG1携带的IV型毒素-抗毒素（TA）系统中两个编码基因构成了一个共转录的操纵子,抗毒素与操纵子的启动子区域存在相互作用。通过遗传分析发现PYG1及其携带的氨基酸转移酶基因对P.yayanosii在高温、高静水压下的生物量有影响。这些结果为研究此类嗜压、超嗜热古菌的环境适应性机制提供了新的线索。