大规模高通量DNA测序技术的发展，彻底改变了经典遗传学的研究模式，由对散布于基因组的遗传标记的研究，转变为对基因组全部信息的深度解析。通过深度测序，有助于深刻理解重要工业微生物菌种的遗传背景和生产性能，可以为挖掘工业生产菌的潜能、高效改造现有菌株提供丰富、可靠的遗传信息。丝状真菌是工业生物技术最重要细胞工厂之一，包括多个具有GRAS认证的菌株。本研究的研究对象黑曲霉SH2、米曲霉AS3.863是其中的典型代表菌种。黑曲霉SH2是工业上常用的高产糖化酶的菌株，其显著特点是不产孢子，可以进行高密度液体发酵。米曲霉AS3.863于1957年分离于福建咏春天然酱曲，具有出色的生产性状如具有很高的水解酶活性、较强的菌丝生长能力及环境压力抵抗能力、抗杂菌污染能力强，其衍生菌株在中国酱油酿造工业中占据重要地位。本研究利用Illumina高通量测序技术对工业生产菌株无孢黑曲霉SH2和米曲霉AS3.863进行基因组测序、组装、注释，分别以黑曲霉CBS513.88、米曲霉RIB40作为参考基因组进行比较基因组学研究，阐释其独特工业生产性状的遗传学基础，此外对菌株的遗传多样性、系统进化关系及高表达基因的密码子偏好性进行分析。主要研究内容和结论分为如下几个方面。1．黑曲霉SH2与米曲霉AS3.863全基因组测序和功能注释采用Illumina高通量测序技术，对黑曲霉SH2和米曲霉AS3.863菌株进行了全基因组测序，分别获得10.2Gb和2.6Gb原始reads数据，平均测序深度为125.5倍和39倍。使用velvet软件对测序产生的23.69M、7.8M paired-end reads序列进行拼接与组装，分别得到了349个、921个contigs。基因组序列已提交至NCBI数据库，登录号分别为AUZU00000000和PRJNA138081。黑曲霉SH2基因组全长为34.63Mb，GC含量为50.26%，共编码11,517个蛋白质基因和267个tRNA基因；米曲霉AS3.863基因组全长为36.41Mb，GC含量为48.3%，共编码11,437个蛋白质基因和261个tRNA基因。2．黑曲霉菌株SH2、CBS513.88的比较基因组学研究建立了黑曲霉SH2与CBS513.88基因组同线性分析、SNP及Indel分析的方法，通过PCR实验验证了菌株SH2的基因组缺失大小约为200kb的片段，其中包含了SH2菌株孢子发育的关键起始因子基因PrpA，这是SH2菌株无孢表型的关键遗传学信息。对细胞壁合成相关基因的变异分析表明细胞壁完整性信号途径、β-1,3-葡聚糖合成、几丁质合成等途径的某些基因存在移码突变、非同义SNP等变异，会影响细胞壁发育进而导致发酵过程中与蛋白质高效生产相关的性状转变：菌丝片段化。3．米曲霉菌株AS3.863、RIB40的比较基因组学研究以米曲霉RIB40的基因组序列为参考序列，对米曲霉AS3.863进行比较基因组学分析，包括SNP分析、中性选择分析等，确定了米曲霉AS3.863基因组中发生功能变化的一些基因，并结合两株菌的工业用途进行分析，为工业生产菌株的遗传改造工作提供了理论指导。4．黑曲霉、米曲霉菌株间的系统进化分析。通过对曲霉属基因组的系统进化分析，显示A. niger SH2与A. nigerCBS513.88的亲缘关系更近，这与本研究对其同线性分析的结果相同，同时也揭示了米曲霉与黄曲霉之间的亲缘关系，该分析为确定工业菌株A.niger SH2与A.oryzae AS3.863的进化地位及其亲缘菌株提供了理论依据。5．黑曲霉SH2和米曲霉AS3.863高表达蛋白基因的密码子偏好性分析通过对黑曲霉SH2与米曲霉AS3.863密码子使用相对概率的分析，获得黑曲霉与米曲霉高表达蛋白基因的高使用频率的密码子，发现两株菌密码子使用的主要差异表现在密码子CGT、CGC、AGC和GCT上。密码子偏好性分析，为工业生产菌表达重组蛋白基因的密码子优化及改造提供了一定的参考。本研究旨在通过高通量测序技术对工业生产菌种黑曲霉SH2和米曲霉AS3.863进行基因组功能注释，在阐释基因组功能的基础上，通过比较基因组学研究全面分析丝状真菌蛋白表达、表型变化、繁殖方式等之间的联系，及其在遗传进化、生理生化等方面的特性，为其在工业生物技术中的应用提供理论研究基础。