多杀菌素是刺糖多孢菌经有氧发酵产生的一种大环内酯类杀虫物质,作用机理独特,具有杀虫活性高、选择性强、对非靶标动物安全等优点,兼有生物农药的安全性和化学合成农药的速效性,对多杀菌素开展研究、转化能够产生良好的经济价值和社会效益。本论文通过物理、化学诱变育种方法并结合发酵调控技术的运用使多杀菌素发酵产量提高6倍以上,对多杀菌素1000 L中试规模发酵生产进行了探索,刺糖多孢菌s4在中试放大发酵中保持了高产性能。微生物菌种是各类发酵技术的源头,菌种发酵水平是决定企业产品能否在市场竞争中立于不败的关键,菌种的竞争也是选育技术的竞争,微生物高通量筛选技术可以极大提高菌种的筛选效率,是近年来的研究热点。以本研究组开发的生物检测粗筛技术为基础,利用多杀菌素对蚊子幼虫致死率与多杀菌素浓度的相关性,制定了多杀菌素高产菌株粗筛的技术标准,建立了多杀菌素高产菌株高通量筛选模型。本文对常用的紫外(UV)、亚硝基胍(NTG)、钴60(60Co)辐照诱变以及近年来较热门的常温常压等离子体(ARTP)、航天搭载等诱变方法进行了初步评估,比较了几种诱变方法对刺糖多孢菌的诱变选育效率。利用航天搭载诱变方法,通过生测粗筛技术与摇瓶复筛验证相结合的方法,筛选刺糖多孢菌突变株近15000株,获得摇瓶发酵产量提高2倍以上的多杀菌素高产菌株1株,多杀菌素摇瓶发酵单位为573.8 μg/mL。建立了航天搭载诱变获得的多杀菌素高产菌株数据库,分析了产量与生物量在刺糖多孢菌摇瓶发酵中的关系。以s4菌株作为试验菌株,通过增加植物油组分,中心组合试验优化培养基配比等方法,使s4菌株的摇瓶发酵生物量提高了25%；筛选得到了多杀菌素合成诱导物质A,并初步研究了A物质的添加浓度；研究了通气效率对多杀菌素产量和生物量的影响；比较筛选了15种消泡剂对多杀菌素发酵产量的影响,确定了适于多杀菌素罐上发酵生产的适宜消泡剂品种及使用量,为后期罐上调控提高多杀菌素的产量奠定了基础。分别从代谢特征、菌丝形态变化、代谢产物分析、代谢流分析等角度对获得的高产菌株进行系统研究,并以30 L、50 L发酵罐为基础,探索了高产批次和低产批次发酵过程中三种关键有机酸的胞内和胞外变化情况,验证了多杀菌素罐上发酵调控的关键节点,为多杀菌素发酵的多尺度调控提供理论跟依据。对氧消耗速率(OUR)和二氧化碳释放率(CER)以及呼吸熵(RQ)曲线变化进行了深入分析,确定对多杀菌素发酵过程进行调控的直观参数节点。研究了pH调控策略和葡萄糖流加补料策略对多杀菌素发酵产量的影响,发酵过程中pH控制在6.5-7.0范围之间,葡萄糖流加补料速率2 g/h,有利于多杀菌素的累积；研究了刺糖多孢菌罐上发酵过程中溶氧(DO)的控制策略,确定了发酵过程的氧临界值在25-30%之间,为刺糖多孢菌发酵中试放大做了有益的理论探索。以农副产品原料对多杀菌素发酵培养基成分进行了替换,深入分析了原料替换前后的罐上代谢曲线变化情况,根据OUR和CER的变化趋势,调整控制策略,多杀菌素50 L发酵罐小试多杀菌素产量达到1878.8 μg/mL。以小试发酵工艺为指导,进行了1000 L规模的多杀菌素发酵中试试验,多杀菌素最高产量达到1426.0 μg/mL。根据本研究组开发的多杀菌素分离提取工艺,针对工艺中的发酵液预处理条件和脱色精制等技术问题,筛选了性能优良的助滤剂和脱色树脂,提高了多杀菌素的提取率和产品纯度,多杀菌素中试规模的提取率60%以上,纯度达到93.5%。