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本文以“胞外诱变筛选—13C标记实验的代谢途径分析预测高产子囊霉素靶基因—模型指导下基因改造—发酵优化”为主线展开研究,获得了高产子囊霉素基因工程菌株,得到的主要结果如下:首先获得一株莽草酸耐受性稳定的高产子囊霉素突变株SA68,子囊霉素产量为330 mg/L,较出发株FS35（270 mg/L）提高了22.2%;对SA68进行外源莽草酸添加,在最优添加条件下,子囊霉素产量达到450 mg/L,提高了36.4%。为了深入揭示莽草酸对子囊霉素合成的影响机理,从子囊霉素发酵特性、相关酶活、代谢物和基因转录水平进行了解析,确定了高产子囊霉素的潜在靶标:增强3-脱氧-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合成酶（DAHPS）活性提高莽草酸代谢通量,消除芳香族氨基酸对DAHPS的反馈抑制作用,过表达fkbO基因增强FkbO酶活提高子囊霉素合成前体4,5-二羟基-1-烯-环己酸的合成通量。以天蓝色链霉菌代谢网络模型为基础,结合相关数据库KEGG和BioCyc等信息构建了突变株SA68的初始中心代谢网络;利用13C平行标记实验,以统计学可接受的最小残差平方和（SSR值）为指标对初始网络进行了验证和校准,获得了满足所有13C标记实验数据的精准中心代谢网络;添加已确认的子囊霉素特异性反应,获得了包含81个反应的子囊霉素合成中心代谢网络模型,利用基元模式分析和Flux Design算法预测了提高子囊霉素产量的靶基因,其中11个是依赖于细胞生理状态的潜在靶基因,20个是不依赖于细胞生理状态的潜在靶基因,并对其进行了量化排序。在模型指导下,分别选取对子囊霉素合成影响显著的正相关和负相关靶基因fkbO和pyc,对突变株SA68进行了理性分子操作,扩增fkbO基因和敲除pyc基因,单基因操作后子囊霉素产量分别达到520 mg/L和490 mg/L,较SA68分别提高15.6%和8.9%,与模型预测趋势一致。采用组合基因操作:在敲除pyc基因的基础上进一步扩增fkbO基因,获得了工程菌株TD-ΔPyc-fkbO,在优化发酵条件下,子囊霉素最终产量达到610 mg/L,比SA68提高了35.6%,得率提高45.5%达到12.8 mg/g葡萄糖。这些结果表明本工作构建的子囊霉素合成中心代谢网络模型及靶基因预测方法是有效的。