微生物作为生物系统的重要组成部分,其种间相互作用是决定微生物能否适应外界环境变化的关键因素之一。在相互作用过程中,基因对于群落结构的形成具有重要作用。以往研究大多关注相互作用过程中群落变化和个体生理反应。双变量关联分析可以获得细菌相互作用过程中的显著基因,系统作图可以量化细菌相互作用过程中的直接遗传效应、间接遗传效应和上位性效应。本研究选用与人类健康相关且自然界广泛存在的大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)进行单独和混合培养,根据实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qPCR)获得细菌的表型数据,利用重测序在细菌全基因组范围内获得高密度遗传标记,借助双变量关联分析对两种细菌基因型与表型进行关联分析,在大肠杆菌和金黄色葡萄球菌中分别获得了 597个和253个显著基因,通过研究发现其中的部分基因参与细胞分裂、生物膜合成、转录和代谢等生物过程。借助系统作图获得了在互作过程中相互作用的54对显著基因,通过研究发现其中部分基因参与细菌的营养代谢、信号传递、细胞分裂、外膜合成等生理过程,并对枢纽基因yjjW和ggt的直接遗传效应、间接遗传效应和上位性效应进行分析。本研究的双变量关联分析利用线性混合模型对表型数据进行拟合,相比于传统的单变量分析具有更高的精确性和统计效力,利用该方法我们获得了大量与细菌相互作用相关的基因,这说明细菌的相互作用不仅仅是单一基因控制,而是不同基因共同协调参与了细菌的相互作用。系统作图的方法在细菌相互作用过程中找到了 54对显著基因,证明细菌相互作用过程中不同的基因通过不同的遗传效应相互影响共同促成了相互作用过程的发展。本文通过利用两种不同的方法对互作培养进行全基因组关联分析,从不同的角度探究了两种细菌互作的遗传机制,说明了细菌相互作用过程是由不同基因共同作用的结果,为更加系统、全面认识细菌互作的本质提供了理论基础。