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盐霉素是由白色链霉菌产生的一种聚醚类抗生素,在畜牧业里被广泛用于鸡球虫病防治,同时具有杀灭乳腺癌干细胞的潜力,具有较高的经济价值。盐霉素产生菌BK 3-25（Streptomyces albus）在实验室发酵水平抗生素产量达到18 g/L,但其高产机制尚未被清楚解析。我们旨在通过组学分析结合功能实验的手段,来分析盐霉素的高产机制和开展进一步的定向高产改造。通过对野生型菌株DSM 41398和其衍生的高产菌株BK 3-25的全基因组精细测定和比对,我们发现高产菌株的基因组中存在一个75-kb大片段缺失（包含一个完整的I型PKS生物合成基因簇）和60个SNVs和In Dels,其中一个1-bp的缺失突变发生在一个I型PKS生物合成基因簇PKS-6上。在DSM 41398中分别敲除75-kb区域和PKS-6基因簇,盐霉素产量都有明显提高,而这两个区域的组合缺失使产量进一步提高到9.5 g/L,达到BK 3-25产量的53%。我们推测,75-kb大片段的缺失和PKS-6基因簇的中断重新分配了前体代谢流,使更多聚酮合成前体流向盐霉素生物合成途径,从而提高了盐霉素的产量。BK 3-25的盐霉素生物合成基因簇转录水平显著高于野生型菌株,这也可能是盐霉素高产的原因之一。在55个受突变影响的CDS中共包含13个可能的调控基因,我们将其在DSM41398中进行了逐一敲除,之后将其中对转录提高贡献最明显的基因SLNWT3357和SLNWT7015进行组合缺失,使盐霉素合成基因簇的基因转录水平得到进一步提高,而盐霉素产量也从2.6 g/L提高到了7.3 g/L,达到BK 3-25产量的40%。此外,我们希望以基因组、转录组分析为指导对高产菌株进行定向改造,来进一步提高盐霉素的产量。一方面,对BK 3-25基因组中存在的其他8个活跃PKS基因簇进行单独或组合缺失,重新分配前体代谢流。结果表明在BK 3-25中敲除PKS-NRPS-2使盐霉素产量提高到20.8 g/L,敲除PKS-4使盐霉素产量提高到22.9g/L,提高幅度约26.3%。另一方面,在前期的工作基础确认ethylmalonyl-Co A供应是盐霉素生物合成主要限速步骤之后,通过对此前体合成的关键基因aacs、orf11、orf12和ccr进行单独和串联过表达,增加胞内游离ethylmalonyl-Co A浓度,使盐霉素产量提高39.3%,从18.0 g/L提高到25.1 g/L。盐霉素产生菌的工业发酵培养基中豆油添加量高达15%,这个添加比例在常见的抗生素发酵过程中是最高的。分析BK 3-25在不同豆油添加量下的转录组数据发现,和盐霉素合成和前体供应相关的基因,如盐霉素合成基因簇基因、β氧化途径基因、盐霉素前体合成基因的转录水平都随着豆油添加量的增加而提高,即豆油诱导了这些基因的转录增加。另一方面,三羧酸循环相关基因的转录水平则随着豆油添加量的增加呈下降趋势,并且生物量也有所降低。我们通过敲除柠檬酸合酶基因（glt A）的一个拷贝SLNHY5015和苹果酸合酶基因（fum）的一个拷贝SLNHY6740来弱化三羧酸循环,使生物量进一步不同幅度的下降,而盐霉素产量有不同程度的提高。综上所述,本论文通过比较基因组学、转录组学分析手段,解析了盐霉素的高产机制,并利用代谢工程手段对高产菌株进行改造,得到了产量进一步提高的衍生菌株。此外,还通过转录组学分析了菌株的豆油利用偏好性产生的原因,并通过弱化菌株初级代谢实现了培养基中豆油添加量的降低,达到节能减排的目的。