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利用环境分子生态学方法揭示人类已经分离和研究过的微生物占自然界存在微生物数量的不到1％，近年来发展的环境元基因组技术迅速被用于开发绝大多数的未培养微生物资源，鉴定了大量的新功能的基因。放线菌产生了自然界发现的70%以上的抗生素和生理活性物质，利用环境元基因组方法鉴定新的放线菌萜类等生物合成基因，分离自然界广泛分布的优势放线菌菌株，以及深入研究该菌株中的内源质粒。具体内容包括：
一、利用环境元基因组的方法鉴定放线菌萜类等生物合成基因。自然界中植物可以产生丰富的萜类、黄酮类物质，研究表明与植物共生的微生物（包括真核与原核生物）中也可以产生相似或相同的萜类物质。从银杏植物中分离了内生真菌17株和内生放线菌71株，实验表明利用新鲜银杏叶提取物作为营养源的培养基更适合分离内生放线菌。从这17株内生真菌发酵产物中检测银杏内酯的实验和从71株内生放线菌的发酵产物中检测黄酮的实验均为阴性结果，并且从71株内生放线菌基因组中未能检测到萜类的甲羟戊酸途径基因保守的基因。
通过分子标记辅助的方法首先定位了含有甲羟戊酸保守基因的土壤样品，然后从这些土壤样品中浓缩和分离了69株放线菌，发现其中8株含有甲羟戊酸途径的合成基因，分离概率为11.6%，10倍于文献中报道的随机分离概率。首次在链霉菌WT6中发现一个与真菌镰孢菌倍半萜环化酶同源的基因，可能位于一个可转移元件上。在大肠杆菌中表达这个基因，体外实验表明融合蛋白可以将法尼基焦磷酸转化成beta-花柏烯的类似物。在链霉菌WT4发现了只包含3-羟基一3-甲基戊二酰辅酶A还原酶和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶的基因簇。在链霉菌WT1和WT2中鉴定的甲羟戊酸途径基因簇与已报道的链霉菌K0-3988中viguiepinol合成基因簇高度同源。链霉菌WT3、WT5和诺卡氏菌WT7中的甲羟戊酸途径及其临近基因簇序列分别与S.griseoflavus Tu4000、S.anulatus和N.farcinica IFM10152中报道的高度同源。此外，利用同样的方法，还得到了5株含有合成烯二炔抗生素生物合成基因簇的菌株以及1株含有合成万古霉素类似物基因簇的菌株。
除了分子标记辅助克隆基因外，还利用从含有阳性PCR扩增产物的土壤样品，通过直接富集、构建基因文库的方法，获得2个克隆，分别含有完整的放线菌甲羟戊酸途径基因簇和合成万古霉素类似物的部分基因簇。
这些结果表明，利用环境元基因组的方法，先确定含有目标基因序列的土壤样品，通过富集培养，既可以从中浓缩分离到含有目标基因的菌株，又可以构建基因文库筛选到包括目标基因的大的DNA片段。
二、鉴定一株在环境中广泛分布的链霉菌和分析其内源质粒pWTY27的复制与接合转移。在统计从银杏、青蒿和红豆杉中分离的346株内生链霉菌的内源质粒时，发现其中17株内生链霉菌中均存在一个相同的质粒，命名为pWTY27。而16S rRNA基因测序结果显示这些是同一个菌株Y27，用环境元基因组方法证实了这个菌株在自然界是广泛分布的。
对质粒pWTY27进行了克隆、测序，以及复制与接合转移的研究。测序表明pWTY27全长为14288 bp，编码15个基因。鉴定了pWTY27的复制元件，包括一段非编码序列和2个复制基因，其中一个复制蛋白pWTY271,c可以和这段非编码区在体外特异性结合，而DNase I Footprinting实验显示结合位点包括一段20 bp的正向重复序列和一段37 bp的反向重复序列，这两段序列中间是一段富含AT的区域。Southern杂交实验证实了pWTY27复制中并无单链积累现象，而且pWTY27全长质粒加上线型质粒端粒后可以复制成线型DNA，这些现象提示pWTY27采用双向theta复制的方式。pWTY27的接合转移功能只和一个基因pWTY27.9相关，同时一段非编码序列对其接合转移效率有较大的影响。
在本实验中，通过环境元基因组的方法鉴定一株自然界广泛分布的优势链霉菌菌株，并对其一个内源质粒的复制和接合转移进行了精细鉴定。这些研究将复杂微生物群体的环境生态与个体的分子生物学紧密结合，对于挖掘丰富的环境微生物资源具有意义。