纳他霉素作为微生物生产的天然大环多烯内酯类抗生素,已被全球五十多个国家和地区作为食品防腐剂批准使用,被广泛应用于食品、医疗卫生、农业、畜牧业等多个行业。目前,纳他霉素发酵水平较低,工业化应用受到影响。因此本文通过诱变育种、发酵工艺优化等手段对Streptomyces natalensis HW-2进行改良,从而提高纳他霉素产量,并从转录组学角度研究突变菌株的高产机制,为该菌株的进一步开发提供理论基础。本论文主要研究内容为:1.以S.natalensis HW-2为初始菌株,采用紫外-ARTP-DES复合诱变,优化紫外、ARTP和DES诱变的条件,结合链霉素抗性筛选方法,选育出1株遗传性状稳定的突变株S.natalensis DES-26,纳他霉素摇瓶发酵产量为1.64 g/L,较初始菌株提高了86.36%。2.以突变菌株S.natalensis DES-26为研究对象,建立纳他霉素与大孔树脂的发酵-吸附耦合工艺,优化纳他霉素的发酵培养基组成。结果表明,在纳他霉素发酵48 h时添加4 g/30 m L HPD450型树脂,纳他霉素产量为2.37 g/L,较不添加树脂提高了65.73%;通过单因素试验和Box-Behnken试验获得的最佳发酵培养基组成为:葡萄糖35 g/L,牛肉膏10 g/L,酵母膏1.5 g/L,碳酸钙2.5 g/L,氯化钠0.3 g/L,调和油1.4 g/L,纳他霉素的产量较优化前提高了63.36%。3.采用RNA-Seq技术分析S.natalensis HW-2和S.natalensis DES-26之间的基因差异表达,从转录组学角度研究突变菌株高产纳他霉素的机理。结果显示,在发酵48 h和72 h,分别有295和860个基因表达差异显著;GO和KEGG分析表明,通过上调丙酮酸激酶、葡萄糖酸激酶、异柠檬酸脱氢酶等基因的表达水平,调节糖代谢;通过上调Ⅰ型聚酮合酶、下调3-羟基Co A脱氢酶和乙酰Co A乙酰转移酶等基因的表达水平,调节脂肪酸代谢;通过上调PKSI、AT、pim B、pim C、pim D、pim E、pim I、pim K、pim R等与纳他霉素生物合成相关的基因表达水平,调节纳他霉素骨架结构合成、修饰和转运。因此,在糖和脂肪酸代谢、纳他霉素生物合成途径的基因表达水平变化,共同促进了菌株S.natalensis DES-26的纳他霉素生物合成。