氨基糖苷类抗生素的生物合成途径中大部分基因已经研究清楚,应用基因工程技术进行菌种改良已有很多成功的例子。本论文尝试用基因工程手段对庆大霉素产生菌和卡那霉素产生菌进行菌种改良。通过基因重组技术,获得了在绛红小单胞菌中失活了 gacD的突变菌株SPU503,其发酵产物主组分只有庆大霉素C1a和C2b。首次证实庆大霉素生物合成基因簇中gacD的功能是负责庆大霉素X2的C-6’甲基化生成G418,此结果有助于阐明完整的庆大霉素生物合成途径;而且获得了庆大霉素C1a组分含量比野生菌株提高了 10倍以上的稳定变株。由于该突变菌株只产生2种主组分,C1a和C2b,有利于庆大霉素C1a的纯化。庆大霉素C1a在庆大霉素C复合物中活性最高,而且可作为半合成抗生素依替米星的前体。因此,本实验得到的庆大霉素C1a高产菌株有良好的应用前景。进行基因工程操作的前提是建立完善的转化系统,卡那链霉菌的转化条件还没有报道。本文首先考察了卡那链霉菌对常用抗生素的敏感性,证实卡那链霉菌对安普霉素和红霉素敏感,而对硫链丝菌素不敏感。确定安普霉素和红霉素合适的使用剂量分别为20 μg/ml和100μg/ml。随后考察了孢子热激温度、氯化镁浓度、供受体比例、不同质粒（pKC1139、pSET152、pKC1218、pSOK804）等几个参数对转化效率的影响。结果表明,热激活温度为40 ℃,氯化镁浓度为10mmol/1时转化效率较高;当供体过量时供受体比例对转化效率没有影响;质粒pSET152、pKC1139和pKC1218可以转化卡那链霉菌。这为以后对卡那链霉菌的基因操作提供了基础条件。3’-OH是氨糖类抗生素抗性菌攻击的位点之一,对含2-DOS的氨基糖苷类抗生素生物合成基因簇的比对分析表明,3’位脱氧的氨糖类抗生素基因簇中存在几个独特的基因,包括aprD3、aprD4、livY、livW、gntY。对aprD3和aprD4的阻断结果分析表明,这两个基因与安普霉素和妥布霉素生物合成过程中的C-3’脱氧过程有关。由于黑暗链霉菌（Streptomyces tenebrarius）与卡那链霉菌（Streptomyceskanamyceticus）的次级代谢产物有部分相同或相似,推测黑暗链霉菌与卡那链霉菌的内环境也应该相似。将黑暗链霉菌中与脱氧反应有关的两个基因aprD3和aprD4在卡那链霉菌中异源表达,进一步验证这两个基因的功能。