苯醌安莎类抗生素格尔德霉素具有较强的抗肿瘤活性,大环内酯类抗生素洋橄榄叶素具有较好的抗菌活性,在一些链霉菌中它们往往能够共同产生。然而,关于它们生物合成的调控机制以及这两个生物合成途径之间的关系目前还不是很清楚。本论文工作研究了格尔德霉素生物合成基因簇中的TetR家族调控子GdmRⅢ在自溶链霉菌(Streptomyces autolyticus)CGMCC0516格尔德霉素及洋橄榄叶素生物合成中的调控机制,为后续通过遗传改造提高格尔德霉素和洋橄榄叶素的产量奠定基础。为了了解GdmRⅢ的调控功能,首先采用一步PCR法构建了△gdmRⅢ突变株并对其发酵产物进行了分析。在AgdmⅢ的突变株中,格尔德霉素的产量大幅下降,而另外3个化合物的产量大幅增加。通过分离纯化和结构解析发现这3个化合物是洋橄榄叶素及其类似物,表明GdmRⅢ不仅在格尔德霉素的生物合成中起到正调控作用,而且在洋橄榄叶素生物合成中起到负调控作用。为了寻找GdmRⅢ调控的靶基因,采用反转录PCR和荧光定量PCR检测了 GdmRⅢ对格尔德霉素和洋橄榄叶素生物合成途径中关键基因表达的调控作用,发现GdmRⅢ影响了格尔德霉素生物合成基因簇中gdmAI、gdmF、gdmM、gdmH、gdmK、gdmP、gdmRⅠ和gdmRⅡ以及洋橄榄叶素生物合成基因簇中elaE、elaF、elaG、elaI和elaO的表达。因此,GdmRⅢ通过直接或间接调控这些基因的表达影响格尔德霉素与洋橄榄叶素的合成。在大肠杆菌中表达并纯化了 GdmRⅢ蛋白,通过EMSA分析了 GdmRⅢ在表达受其影响的基因中可能作用的启动子区域,结果发现GdmRⅢ能够结合到gdmN和elaF的启动子区域,因而GdmRⅢ很可能直接调控了gdmN和elaF基因的表达。进一步通过DNase I foot-printing实验分析了 GdmRⅢ的结合位点,发现在GdmRⅢ的结合位点中存在一段保守序列“5’-ATNGAGGNC-3’”,但是没有在此保守序列中发现此类调控蛋白结合位点中常见的回文结构。通过Illumina HiSeq 4000平台和Pacbio RSII平台测序分析获得了自溶链霉菌CGMCC 0516完整的基因组,其由10,029,028 bp的线性染色体和7个环状质粒组成,其中格尔德霉素,自溶霉素和雷布霉素生物合成基因簇位于染色体的左片段(2.06-2.15 Mb),洋橄榄叶素基因簇位于右片段(9.45-9.53 Mb)。在整个基因组中共预测到五十七个次生代谢产物的生物合成基因簇,其中12个基因簇与重要抗生素生物合成基因簇具有高度相似性,9个有一定的相似性,26个相似性较低,而10个与任何已知的基因簇都不相似。这些隐性次级代谢物生物合成基因簇的存在暗示了自溶链霉菌CGMCC 0516具有潜在的产生新抗生素的能力。为了进一步了解GdmRⅢ在自溶链霉菌CGMCC 0516中的全局性调控作用,我们对△gdmRⅢ突变株进行了转录组分析。结果发现,△gdmRⅢ突变株相对于野生型菌株变化较大的基因富集到新陈代谢(Metabolism)通路占到了 73%之多,其中占比最高的是次级代谢产物的生物合成途径和在不同环境中的代谢途径。这与自溶链霉菌CGMCC 0516发酵时的主产物是格尔德霉素和洋橄榄叶素相一致。通过分析前100个变化较大的基因,发现它们主要集中在7个次级代谢产物生物合成基因簇中,分别是echosides、hygrocin、meridamycin、galbonolides、bafilomycin、merochlorin 和 lankacidin。这些结果表明自溶链霉菌CGMCC 0516中还有另外的次级代谢产物基因簇存在转录表达,有可能产生这些抗生素及其衍生物。并且,GdmRⅢ有可能影响了这些抗生素的合成。综上所述,GdmRⅢ能够同时调控格尔德霉素和洋橄榄叶素生物合成,其在这两个途径中的调控作用相反,分别起正调控作用和负调控作用。本研究不仅让我们对链霉菌次生代谢产物合成中复杂的调控机制有了更深入的了解,也为后续通过遗传手段提高格尔德霉素或洋橄榄叶素及其衍生物产量奠定了基础。同时,研究发现自溶链霉菌CGMCC 0516中具有丰富的次级代谢产物基因簇,也为后续挖掘更多的天然产物提供了理论依据。