1403C又名SZ-685C,是中山大学从海洋红树林内生真菌Halorosellinia sp.1403中分离得到的一种具有显著抗癌活性、结构新颖的聚酮化合物。它通过抑制Akt/FOXO途径来诱导乳腺癌细胞凋亡,是一种潜在的Akt抑制剂和抗癌候选药物,具有很高的研究价值。前期研究发现海洋真菌Halorosellinia sp.1403具有光响应现象。本课题旨在通过分析发酵参数和菌体代谢,探讨不同的光条件对菌体生长和产物合成的影响,以此设计及开发有效的光调控发酵策略,促进产物的高效合成。首先,本文针对该菌株的生理特性,建立了适当的胞内酶和胞内外有机酸的提取与测定方法,以便于实时研究菌体的代谢情况。在Halorosellinia sp.1403的发酵过程中,随着发酵液pH的上升,红色素(主要成分为1403C)会逐渐附着于菌体表面,影响胞内酶活测定。经过优化后,本课题采用预冷的弱酸性溶液(pH 5.0)洗涤菌体3 min以去除色素,再洗涤至中性,然后将菌体置于珠磨式组织研磨机中破碎15 min来有效释放细胞质酶和线粒体酶。酶活则采用相关生化或酶联免疫试剂盒进行测定。同时,经过优化后,采用高温水提法提取胞内有机酸,高效液相色谱法测定胞内外有机酸。在此基础上,研究了光对菌体生长、代谢过程和1403C等聚酮化合物合成的影响。在固体培养中,白光促进了菌丝延伸,产生了更多红色素。在摇瓶发酵中,白光促进了1403R和1403C的合成,抑制了灰黄霉素的合成,最优的光照强度为350±20 lux,同时适当的光照节律可以进一步提升1403C的产量。在反应器发酵中,白光条件下1403C的产量为1.35g/L,比黑暗对照的0.96g/L提高了41%。通过分析发酵参数和菌体代谢发现,60 h之前白光对菌体代谢的调控为生物量、1403C和1403R的积累提供了充足的碳骨架和还原力,但60 h之后白光却造成了产物产量和生物量的同步下降。基于这个结果,提出了一个在60 h将光照切换为黑暗的发酵策略,显著改善了持续光照在60 h之后的产物和菌体降解问题,使1403C产量最终达到1.67g/L,分别比黑暗和白光条件下提高了74%和24%。接着,鉴于白光促进了发酵前期糖代谢过程中几种有机酸的积累,我们分别在白光和黑暗条件下研究了特定外源有机酸的调控功能,发现黑暗条件下添加有机酸不能够实现产物产量的显著增长,只有在白光培养的前提下特定的外源有机酸才能够发挥明显的产量促进作用。白光条件下,在36h和48 h单次添加和两次添加丙酮酸,总添加量为3mmol/L,能够显著促进产物积累。白光条件下,在36 h和48 h两次添加L-苹果酸,总添加量分别为3 mmol/L、6 mmol/L和9 mmol/L,以及在24 h和36h两次添加6 mmol/LL-苹果酸,这些条件均能够明显提高产物产量。最后,研究了白光光谱拆分后的单色光对该菌发酵的影响,以探究不同波长范围光的调控功能。在摇瓶发酵中,蓝光和绿光效果与白光类似,促使该菌的聚酮合成过程更倾向于1403C的八酮途径而非灰黄霉素的七酮途径,其中绿光对1403C产量的促进作用最强。在反应器发酵中,绿光加速了发酵前期菌体内的糖代谢过程,加快了1403R和1403C的合成速率,促进作用比白光更明显,绿光条件在72 h获得1403C的最大产量1.38g/L,略高于白光,并将获得最大产量的时间提前了12 h。然而,72 h之后绿光条件下出现了比白光更严重的产物产量和生物量下降现象。蓝光也可以提高菌体内的糖代谢过程,提高作用比白光更明显,蓝光条件下的生物量高于白光,产物产量却略低于白光。此外,红光条件获得的1403C产量依然是单色光中最低的。