1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
抗生素是20世纪最重要的医学发现之一。自四十年代被广泛使用以来，抗生素对控制人类及动物感染性疾病发挥了巨大的作用，据研究统计抗生素的发现和应用使人类的平均寿命延长了23年以上[1]，然而，随着抗菌药物的不断发展与应用，临床病原菌对常用抗菌药物的耐药性也不断发展。耐药菌的迅速传播严重地威胁着人类身体健康，细菌耐药问题也日益受到人们的重视，成为全球关注的热点[2]。这些携带耐药基因的菌株不但可以在临床菌株间扩散，还可以通过粪便等途径释放进入环境，从而在土壤、水源等更广阔的环境介质中传播，并且这些抗生素耐药基因在环境中的传播可能比抗生素本身对环境的危害更大。并且菌株一旦拥有耐药基因，这些菌株就可以通过水平基因转移在不同菌属之间交换基因，从而使得耐药菌株数量更多，已经有报道称，抗生素耐药基因能够在人类和动物来源的细菌之间转移[3]，严重威胁到人类的健康与生态的安全，面对这些问题，世界卫生组织已经把抗生素耐药基因作为21世纪威胁到人类健康的最重大的挑战之一，并且要在全球范围内对抗生素耐药基因进行控制[4]。
β-内酰胺类抗生素是一类含有典型的β-内酰胺环结构的抗生素，它通过干扰敏感细菌细胞壁黏肽的合成，使细菌细胞壁缺损，菌体失去渗透保护屏障，导致细菌肿胀、变形，在自溶酶激活下，细菌破裂溶解而死亡，主要包括四大类：头孢菌素类、青霉素类、青霉烯类和单环β-内酰胺类抗生素[5]。头孢类抗生素是β-内酰胺类抗生素中极为重要的一类，由于其对β-内酰胺酶的稳定性比青霉素类高、抗菌谱比青霉素类广、抗菌作用强、过敏反应少、毒性小[6]的特点，被世界临床医学广泛使用。因此如何快速准确的筛选出头孢类抗生素耐药基因并加以分析已成为如何解决日益增加的细菌抗药性研究的关键所在。
目前，在抗生素耐药基因方面的研究有很多，由于抗生素在临床上以及动物养殖业应用的比较多，所以之前的研究大部分集中在对这些临床耐药菌上。但是，研究发现，在临床上以及与动物养殖业上发现的耐药基因均起源于土壤中的细菌，并且土壤细菌中包含了大量未知的抗生素耐药基因，所有这些土壤中的耐药基因被称作土壤耐药基因组（resistome）。所以对土壤微生物中抗生素耐药基因的挖掘，不仅有助于我们了解环境中的耐药菌基因的产生及传播途径，而且对于临床上耐药基因的早期预警和控制具有重要意义。随着科技的进步，新兴的宏基因组学已成为如何从土壤中筛选耐药基因的有效方法，宏基因组是指环境样品中所有生物遗传物质的总和。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。宏基因组学的出现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[7]，如2011年，martiny等人[8]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[9]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[10]婴儿肠道微生物文库中也筛选得到β-内酰胺抗性基因。这些研究都验证了土壤微生物的极大丰富性，土壤耐药基因组是一个巨大的却尚未发掘的宝藏，亟待我们去挖掘探索。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标
目前被广泛使用的大多数抗生素都是由土壤微生物产生的，它们将抗生素作为武器彼此竞争生存所需的资源，而这些土壤菌群中必然有携带耐药基因用以保护自身或抵制危害 。本实验利用宏基因组学法挖掘土壤中头孢菌素类抗生素耐药基因，并对其进行序列分析，为临床医学、农业和畜牧业中细菌耐药性的预测和控制分析提供依据。
3. 研究的方法与方案
研究方法及实验方案：宏基因组学功能筛选方法
1 耐药阳性克隆筛选
选取头孢他啶作为筛选底物，用抗性平板筛选文库中具有耐药表型的阳性克隆；
4. 研究创新点
1.运用宏基因组学筛选方法这一新兴技术，挖掘不同来源土壤样本中新型β内酰胺类耐药基因，研究这类耐药基因的环境分布情况，以及它们与临床菌中流行的耐药基因之间亲缘关系；
2.环境微生物宏基因组文库的建立将会对未来其他功能基因的发掘及分析提供必要的数据及原料。
5. 研究计划与进展
2016.10-2016.12：
（1）熟悉实验操作，了解实验室，查阅资料；
2016.12-2017.3：
