红色糖多孢菌（Saccharopolyspora erythraea）是广谱大环内酯类抗生素红霉素的主要工业生产用菌。但长期以来工业用菌的红霉素高产机制并不清晰,阻碍了红霉素生产的进一步理性优化。本实验室前期对野生型菌株S.erythraea NRRL23338进行多轮随机诱变和筛选,得到了两株红霉素高产菌HL3168 E3（E3）和HL1075 E4（E4）,E4在红霉素产量和纯度方面优于E3。菌株表型的差异本质上来源于基因组的差异,而诱变则使野生菌基因组发生了可稳定遗传的突变。为了从基因组水平了解红霉素的高产机制,本研究对两株高产菌E3,E4进行了全基因组测序,然后通过与野生菌S.erythraea NRRL23338基因组比较分析,结合基因敲除和过表达实验,缩小了潜在影响红霉素高产的基因范围,并加深了对未知功能基因作用的理解。首先,比较基因组分析结果表明,相较于野生菌,E3和E4基因组上分别存在2个和6个移码突变以及255个和238个单核苷酸突变（SNP）,发生非同义突变的CDS中除数量最多的中心代谢编码基因外,其次便是转录调控因子和翻译组件的编码基因。另外高产菌E3和E4间共存在13个差异基因。本研究选取了四个预期可能会对表型或效价产生影响的突变基因:SACE0101（假定编码双组份系统的响应调控蛋白）、SACE1832（编码双组份系统的感应激酶）、SACE0718（红霉素合成基因簇中的基因）和SACE4113（假定编码吩嗪类抗生素生物合成蛋白）,进行基因改造实验验证。其次,通过优化过的红色糖多孢菌属间接合转移系统,我们在野生菌中分别成功敲除了基因SACE0101、SACE1832,在工业菌E3中分别过表达了基因SACE0718、SACE4113。重组菌WT-Δ0101和WT-Δ1832红霉素产量较野生菌分别提高了 2.1倍和2.15倍,说明这两个基因的缺失有利于红霉素合成。重组菌E3::0718和E3::4113在发酵过程中菌量明显增加,红霉素效价却分别降低了 35.98%和33.73%,侧面证明工业菌E4中这两个基因的突变也为有效突变,是促进E4红霉素高产的一部分原因。最后,我们对高产菌正向突变基因之一 SACE0101进行了功能初步探究。与天蓝色链霉菌的基因组同源比对后发现该双组分系统可能涉及铜稳态调控;RT-PCR实验表明基因SACE0101的存在使WT菌株能响应外源添加的铜离子并能调控三个与铜相关的基因的表达。发酵结果表明,在菌体生长末期外源添加一定浓度的铜离子可以促进WT-Δ0101和高产菌E3的红霉素合成,分别提高了 33.5%和16.7%。同一浓度的铜离子对野生菌WT的红霉素合成无明显促进作用。上述结果表明SACE0101是红色糖多孢菌调节胞内铜稳态的双组份系统的编码基因之一,SACE0101的突变可能导致了 E3胞内铜稳态的变化,是高产菌红霉素产量提高的原因之一。