真菌中次生代谢产物具有结构多样性和生物活性多样性,是新药研发的重要来源之一。随着基因组测序和生物信息学的快速发展,使得利用基因挖掘的方式发现结构新颖的天然活性化合物成为了可能。通过对真菌基因组中大量次生代谢产物生物合成基因簇的挖掘和分析,结合分子生物学技术手段,可以更有效更快速的发现新颖目标化合物。真菌天然产物生物合成途径的解析以及各个基因簇中相关基因功能的阐明一直是生物合成领域研究的热点和难点,对开发和利用真菌天然产物具有很大的意义。本论文由四节组成,第一节综述了目前合成生物学的发展以及在天然产物发现中的研究应用。第二节介绍了从一株球毛壳真菌Chaetomium globosum中分离并鉴定了9个新颖结构的调控信号分子,化合物1-9均为aureonitol类化合物,主要差异在于四氢呋喃环两侧侧链上不饱和双键的不同程度氧化,化合物9为糖苷类化合物。通过波谱学分析手段,主要包括核磁共振、质谱、圆二色谱、Mosher’s反应等,最终确定了这类化合物的绝对构型。通过对菌株的全基因组测序分析,发现aureonitol类化合物1-8可能的生物合成基因簇,主要包括一个聚酮合酶基因（PKS）和2个黄素依赖的单加氧酶基因（FMO）以及一个细胞色素P450氧化酶。随后对其生物合成途径进行推测,其中3个氧化酶主要参与在这类化合物生物合成中双键氧化形成羟基的反应。第三节介绍了通过组合生物合成的方法和技术,根据不同萜类环化酶的功能,设计构建了不同的生物合成途径,通过底物饲喂来验证不同来源的萜烯环化酶的功能。与萜类环化酶催化形成多环杂萜类产物不同,我们得到了3个新颖结构的单环杂萜产物化合物13-15,推测其形成原因可能是由于环化酶识别底物为环氧底物而非双羟基底物。由于米曲霉中丰富的水解酶会将环氧底物变为双羟基的底物,从而可能影响了萜类环化酶对底物的特异性识别,使得我们获得了单环环化的产物。本实验丰富了我们对组合生物学在真菌异源表达体系的应用,同时为生物合成目标化合物提供经验。第四节论述了本论文的研究结果以及对今后合成生物学在天然产物发现及应用的展望。本论文通过利用基因组学和组合生物合成的方式对天然产物及合成途径进行分析,分离得到一系列结构新颖的天然产物,为资源的合理开发利用提供了指导。通过设计并实现定向的生物合成途径,对今后合成“非天然”的天然产物提供了思路。