病毒是数量最多的生物,在调节微生物群落结构、推动生物地球化学循环、遗传物质的水平转移等方面具有重要作用。目前环境病毒学的报道主要集中于海洋和淡水湖泊等生态环境,而高原湿地病毒研究相对较少。因此,以我国独有的纳帕海高原湿地为研究对象,利用病毒宏基因组学的研究方法,对其中的微生物进行测序和生物信息学分析,以期探索病毒和原核生物在高原湿地环境中的群落分布及生态作用。主要研究结果如下:1.纳帕海高原湿地共鉴定原核微生物210个门、3,341个属。细菌域184个门,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是湿地优势菌门。水体中变形菌门和拟杆菌门的丰度高于土壤,土壤中酸杆菌门、放线菌门、疣微菌门、绿弯菌门、念珠菌门的丰度高于水体。3,262个细菌属中,根瘤菌属为土壤中优势菌属,而水体中优势菌属则为弯曲杆菌属和噬甲基菌属。古菌域鉴定13个门、32个属。真核域鉴定13个门、47个属。2.宏基因组功能基因中,氨基酸转运和代谢为最具代表性的功能基因,其次为能源生产和转换功能、辅酶转运和代谢功能、脂质转运和代谢功能、信号转导机制功能基因。3.纳帕海高原湿地中碳、氮代谢基因丰度较高,湿地微生物固碳途径以卡尔文循环、还原性三羧酸循环和3-羟基丙酸循环为主,变形菌门、绿弯菌门、泉古菌门为主要固碳菌群;氮循环过程,固氮和异化硝酸盐还原过程主要集中在水体,硝化和反硝化过程则集中在土壤,菌群为变形菌门、硝化螺旋菌门、疣微菌门、放线菌门、奇古菌门和广古菌门等。4.病毒种群结构研究显示:纳帕海高原湿地中DNA病毒占99.4%,RNA病毒占0.6%;DNA病毒中噬菌体所占比例为47.95%;长尾病毒科、肌病毒科、类双生病毒科、疱疹病毒科、藻类DNA病毒科和拟菌病毒科为优势病毒科。5.纳帕海高原湿地中病毒预测的宿主丰度与宏基因组测序统计的原核生物丰度基本一致。变形菌门和放线菌门仍然是优势菌群,厚壁菌门在病毒预测中存在相对较高丰度。水体和土壤样本之间病毒群落和原核宿主群落分布和组成差异显著,而土壤与土壤样本之间病毒群落和原核宿主群落结构差异较小。6.病毒群落和环境因子相关性分析表明,影响病毒群落的非生物环境因子有总氮（TN）、水温、叶绿素a和锌。此外,四种优势病毒在纳帕海高原湿地的地理位置分布不均,微病毒科主要分布于下游土壤中;大部分长尾病毒科分布在上游土壤样本;藻类DNA病毒科和疱疹病毒科则主要分布在纳帕海湿地湖水。7.藻类DNA病毒系统发育分析表明,纳帕海湿地中噬藻体具有丰富的多样性,包含了目前已知的六种藻类DNA病毒属,少部分序列存在差异,可能存在新的藻类DNA病毒;纳帕海丰富的藻类病毒源于其独特的地理形成。8.纳帕海高原湿地中病毒辅助代谢基因主要包括光合作用相关基因psb A,光合电子传递基因ATPase,碳代谢相关基因pfk、pgk、tpi A、pyk,氮代谢相关基因nif U、nif R,DNA生物合成相关基因cob S、maz G、pur M,硫代谢相关基因Tus、Moa、Thi S、Thi F、nif S,磷酸盐代谢相关基因pho H、pst S,热激基因hsp,UDP-硫喹诺糖合成酶UDP-SQ等。AMG调控宿主的关键代谢过程如光合作用、戊糖磷酸循环途径、碳循环途径、铁硫簇合成、DNA生物合成等。病毒辅助代谢基因对宿主关键代谢反应的维持和抑制有助于病毒获得更多的感染机会并提高感染几率,进而释放更多的病毒子代。本研究开展了纳帕海高原湿地微生物群落多样性研究,并对其固碳途径、氮代谢途径、病毒种群结构模式和病毒基因组中辅助代谢基因进行了初步分析,了解病毒与病毒之间、病毒与宿主之间、病毒与环境之间的关系,拓展了人们对病毒的理解,加深了病毒对生态及人类作用的认识。为我国湿地环境的综合治理和保护提供了必要的借鉴和参考,为解析地球元素循环提供了基础资料。