嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)作为自然发酵乳制品中的重要菌种,是工业生产发酵乳制品常用的发酵剂菌种之一,具有广泛的应用前景和经济价值。菌株的产酸、糖代谢和蛋白水解等生产性能与发酵乳的品质密切相关,因此,基于全基因组和甲基化信息解析嗜热链球菌基因型与表型之间的内在联系对于嗜热链球菌的开发利用意义重大。本研究以产酸性能差异较大的22株代表性嗜热链球菌菌株为研究对象,采用PacBio SMRT测序平台从全基因组和甲基化组水平探索菌株表型与基因型的内在关系。主要研究结果如下:(1)获得22株嗜热链球菌的全基因组完成图,发现不同菌株基因组序列高度保守,但与应激蛋白、生物合成和噬菌体相关的蛋白编码基因在菌株间有一定差异。(2)利用比较基因组学方法分析了 22株嗜热链球菌基因组中与产酸、蛋白水解、碳水化合物活性酶和CRISPR-Cas系统等相关的重要功能基因,发现相关功能基因的拷贝数在不同菌株间差异很小,且菌株中产酸功能基因的拷贝数与酸度值无显著相关性,但存在PrtS胞外蛋白酶的6株菌具有较强的产酸能力,都属于快产酸类群。(3)嗜热链球菌基因组中鉴定到m4C和m6A两种甲基化位点,其中m4C位点的平均甲基化水平高达60%,是嗜热链球菌中主要的甲基化修饰。每株嗜热链球菌中检测到2～8种甲基化motif基序,不同菌株间甲基化修饰模式呈现出高度多样性。(4)22株嗜热链球菌划分为快产酸类群和慢产酸类群两组,两类群之间共鉴定到3130个m4C和371个m6A差异甲基化基因,这些基因主要富集于氨酰tRNA生物合成、嘌呤代谢和萜类化合物骨架生物合成等代谢通路,表明这些代谢通路可能是调控嗜热链球菌产酸特性的主要因素,从表观遗传学角度揭示了 DNA甲基化对嗜热链球菌产酸特性的可能调控机制。综上所述,本研究从基因组学和甲基化组学水平揭示了嗜热链球菌基因型与表型之间的相关性。22株嗜热链球菌的全基因组序列高度保守,与表型特征相关的功能基因在不同菌株间差异很小,但快产酸和慢产酸类群间存在差异甲基化代谢通路,显示出DNA甲基化与嗜热链球菌菌株的表型特征有着密切联系。本研究有助于深入解析嗜热链球菌重要产酸特性形成的机理机制,为嗜热链球菌资源的利用和优良发酵剂的开发提供借鉴。