基因和蛋白质水平上的变异是细胞表型多样性的基础,细胞表型多样性是菌株进化的标志。基因组重排可以引起基因水平上的多种变异,主要包括基因拷贝数变异(CNV)和基因组结构变异(SV)。本研究利用合成型酿酒酵母基因组重排技术(SCRaMbLE)快速实现单倍体细胞的表型持续进化,在基因组重排条件优化的基础上建立了完整的研究流程,使重排尺度和规模提升到染色体水平。紫色杆菌素(violacein)是在革兰氏阴性菌中发现的天然非水溶性的蓝黑色色素,是典型的天然L-色氨酸衍生物,脱氧紫色杆菌素前体为浅绿色是该物质合成路径中的关键中间体。本研究构建了脱氧紫色杆菌素前体(prodeoxyviolacein)的生产路径(vioA,vioB,vioE),并将其分别整合至含有线形或环形合成型V号酵母染色体中,随后在该两种菌株中,同时建立具备精确控制元件的Cre/LoxPsym基因组重排系统,初步确定了首轮重排中重排时间与致死率及优势表型出现率的关系,并成功实施多轮迭代重排,获得了脱氧紫色杆菌素前体产量持续提升的优势菌株,在含有线形或环形合成型V号染色体酵母单倍体菌株中,经过5轮基因组迭代重排,分别将该次级代谢产物的产量提高至出发菌产量的4.04倍和5.07倍。本研究中采用二代测序技术,对优势表型菌株及部分生长缺陷型菌株进行全基因组测序分析,分析结果显示,在含有线形或环形合成型V号酵母染色体中均出现了多处基因拷贝数变异,但在环形合成型V号酵母染色体中出现了更高频率的基因复制变异。通过对部分基因变异的回补验证,我们挖掘出与脱氧紫色杆菌素前体代谢扰动相关的靶点基因变异,如YER151C基因的删除,导致线形合成型V号酵母单倍体菌株产量提高到对照菌产量的约1.2倍。本研究拓展了合成型酿酒酵母基因组重排技术的应用,首次在合成型单倍体酵母细胞中通过多轮基因组重排手段得到大量基因拷贝数变异,为合成型酿酒酵母细胞基因组结构与功能的研究奠定了理论基础。