有机固体废弃物由于其数量庞大、有机物含量高等特点,具有很大的生物转化潜力。现有研究对于有机固废的大分子降解功能基因与途径并未有系统化的认知,也缺少专门针对有机固废生物转化体系的降解功能基因数据库和集成化分析工具。为挖掘有机固废生物转化体系中的大分子降解通路与基因,本研究构建了有机固废生物转化体系中四种主要大分子的降解功能基因数据库,并为研究者提供利用数据库实现降解功能基因和通路分析与可视化的分析流程和分析平台,为提升有机固废生物定向转化调控提供重要方法学支持。1.构建了有机固废四个主要组分的微生物功能基因数据库。收集并总结了有机固废主要组分的降解通路与降解基因,以降解基因和通路为基础,扩充并建立了四个有机固废主要组分的微生物功能基因数据库,包含淀粉降解功能基因序列27,939条、纤维素降解功能基因序列25,250条、脂肪降解功能基因序列36,936条、蛋白质降解功能基因序列95,308条。数据库构建完成后对其进行比对参数评估,以筛选最优的比对参数,基于此参数获得的比对结果准确率>99.2%。2.挖掘了典型有机固废样本微生物功能基因和通路及功能菌。收集了32组典型有机固废生物转化系统的公共数据样本进行深入挖掘,发现外源物质的添加、p H的调节及不同厌氧发酵阶段均对降解功能基因的丰度和通路有较明显的影响,同时挖掘获得了8个参与淀粉降解的功能菌、9个参与纤维素降解的功能菌、11个参与脂肪降解的功能菌和8个参与蛋白质降解的功能菌的基因组。3.基于固废数据比对结果筛选出识别的ORF功能序列与数据库参考序列,整合形成典型有机固废生物转化过程中的功能基因数据库。数据库中包含淀粉降解功能基因23,381条、纤维素降解功能基因18,011条、脂肪降解功能基因15,986条和蛋白质降解功能基因65,444条,以及36个功能微生物基因组。4.构建了分析流程Bio-Deg和在线分析平台Bio-Deg Online。分析流程和在线分析平台可以实现宏基因组短序列(reaWnt-C59浓度ds)分析、宏基因组组装基因组(MAGs)分析和宏转录组的比对分析,以挖掘不同类型的测序数据中的降解功能基因、降解通路和典型功能菌,并提供功能基medicinal marine organisms因丰度与降解通路的可视化,减少数据筛选和挖掘的时间。同时利用Bio-Deg和Bio-Deg Online评估了四个数据库的比对性能和效果,结果表明其比KEGG数据库与专一功能基因数据库耗时更短、目标更精准且注释率更高,对于降解通路的挖掘也更具有目标性。使用本研究构建的有机固废生物转化过程中的微生物功能基因数据库,可以精准地识别有机固废生物转化体系中的降解通路和基因,进而指导有机固废微观角度的物质定向转化研究。同时,开源使用者利用PLX4032小鼠本研究构建的分析平台对其固废样本注释后的结果序列,鼓励将其上传至公共平台进一步扩充数据库,促进数据共享并提高数据库的完整度。