核黄素是人体必需维生素,在生物体内主要以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和黄素单核苷酸（FMN）的形式存在,它作为黄素酶类的辅酶参与细胞中传递氢的相关代谢。利用棉阿舒囊霉（Ashbya gossypii）发酵生产核黄素的技术虽然比较成熟,但生产成本仍然是核黄素应用的主要限制因素。因此,寻求低成本的原料应用于微生物发酵成为一个重要问题。本研究采用适应性实验室进化（adaptive laboratory evolution,ALE）对A.gossypii选育,并对发酵性能、抗氧化性、细胞膜通透性和完整性进行验证;其次利用转录组学分析手段,确定与A.gossypii耐糖蜜性能密切相关的基因,探索影响菌体耐糖蜜机制;最后使用获得的菌株进行底物共发酵产核黄素,并对共发酵体系进行研究。本研究为核黄素发酵提供理论依据和方法指导,主要研究结果如下:（1）以A.gossypii为出发菌株,通过ALE的方法,筛选出适用于在甘蔗糖蜜中发酵的进化菌株AG-24,并经过8代连续培养,证实AG-24有良好的遗传稳定性。与亲本菌株相比,在甘蔗糖蜜培养基中AG-24的核黄素产量由149.66 mg/L增加至298.39 mg/L,提高了97.5%,细胞生物量由4.82g/L增加至8.48 g/L,提高了96%。解决了A.gossypii在甘蔗糖蜜培养基中核黄素产量差,底物利用率低,细胞存活率少的问题。此外,AG-24的抗氧化性、细胞膜通透性、细胞膜完整性和发酵动力参数进一步证明在甘蔗糖蜜培养基中具有优良的发酵性能,可作为生产核黄素的潜在菌株。（2）通过对亲本菌株和AG-24进行转录组学分析发现,共检测出3625个差异表达基因,上调基因有1807个,下调基因有1818个。AG-24中与甘蔗糖蜜中糠醛胁迫相关的基因表达量发生了显著变化,包括ABC转运蛋白相关基因下调,改变或修饰了细胞膜的组成和结构来最大限度地减少糠醛诱导的损伤;编码核糖体蛋白质（编码线粒体核糖体蛋白）、氨基酸和氧化还原酶的基因表达量发生了上调,将5-羟甲基糠醛和糠醛转化为毒性较小的物质,这些结果表明ALE导致翻译水平上线粒体功能的提高;DNA复制、重组和转录的转录水平上调减少了菌体的DNA损伤。与亲本菌株相比,核黄素合成途径的转录水平上调,与该菌的核黄素产量提高的表现一致。推测上述基因在AG-24的耐糖蜜方面有非常重要的作用,为进一步优化和构建模式菌株提供更多借鉴。（3）以总糖为40 g/L,研究甘蔗糖蜜和葡萄糖不同配比对核黄素发酵的影响,甘蔗糖蜜单发酵及将甘蔗糖蜜/葡萄糖按总糖比80%:20%、60%:40%、40%:60%、20%:80%混合后发酵7天,结果表明单甘蔗糖蜜发酵无论是菌体生物量还是核黄素产量都差,加入葡萄糖后提高了发酵体系的核黄素产量和细胞生物量,葡萄糖和甘蔗糖蜜比例为80%:20%、60%:40%、40%:60%、20%:80%的核黄素产量分别提高了270%、99.08%、4.03%、2.28%,同时比较有机酸含量和p H值的变化,发现对于葡萄糖和甘蔗糖蜜的共发酵,添加葡萄糖将增加糖酵解和三羧酸循环途径中的有机酸含量,提高菌株的生产力、生长速率和最大生物量。经过协同效应分析,说明联合发酵对甘蔗糖蜜生成核黄素产量的提高有协同效应。（4）通过对葡萄糖和甘蔗糖蜜共发酵过程的数据分析,构建了核黄素发酵过程中的菌体生长、核黄素生成以及底物消耗的动力学模型。结果表明,R~2皆大于0.8,能预测发酵过程中的动态变化。比较不同比例共发酵动力学参数,发现A.gossypii生产核黄素是一个部分生长相关的过程,结果显示甘蔗糖蜜、葡萄糖比例为20%:80%时具有最大的μmax(4.39 h-1)和α值（77.66 mg/g）,更有利于核黄素生产。