多环特特拉姆酸大环内酰胺（polycyclic tetramate macrolactam,PoTeM）是一类含有稠环体系的大环内酰胺类化合物,具有复杂的化学结构和多样的生理活性,逐渐组成了一类新的抗生素家族。生物信息学分析显示数据库中含有大量未知的PoTeMs基因簇,基于基因序列的新PoTeMs定向发现和组合生物合成研究将拓展PoTeMs的化学多样性。溶杆菌（Lysobacter）是γ-变形菌纲黄单胞科的革兰氏阴性细菌,尽管其基因组中含有丰富的新颖次级代谢途径,但大多数处于“沉默”或低表达状态,次级代谢产物挖掘仍处于起步阶段。基于上述背景,本论文开展了以下两方面工作:1.新颖PoTeM类化合物的定向发掘。前期,我们从数据库中发现了 4个可能编码新PoTeMs的基因簇pel、sah、ceq和gsu,本研究利用“途径重构-异源表达”策略开展了上述基因簇的发掘工作。1)从pel基因簇异源表达突变株SR111-pel123中分离得到1个具有细胞毒活性的新5-5双环PoTeM类化合物pseudoamide B（2）。2)通过基因人工合成和多途径组合重构了含有不同基因组成的sah基因簇,并在Streptomyces sp.SR111中异源表达;通过对4株重组菌株的产物分离,获得了 6个PoTeM类化合物,其中sahamides A-C（3-5）为首次发现的具有氧化修饰的单环PoTeMs,且sahamide A（3）具有一定抗丝状真菌活性;首次发现催化PoTeMs C-3位羟基化的细胞色素P450酶SahE,并推测了 sahamides的生物合成途径。3)通过基因人工合成重构了含有不同基因组成的ceq基因簇,并在Streptomyces sp.SR111中异源表达;6株重组菌株的代谢产物仍在分离鉴定。此外,通过对ceq基因簇甲基转移酶基因ceqC的组合生物合成研究,成功获得了 combamide D的“非天然”甲基修饰产物combamide K（16）。4)从gsu的异源表达突变株J1074-gsu12中分离出2个已知化合物compounds a和c（17-18）。生物活性评价显示 compounds a和c具有抗真菌活性。2.溶杆菌DSM3655的产物挖掘。通过对Lysobacter sp.DSM 3655基因组的生物信息学分析,筛选出3个操纵子较为规整且易于异源表达的“隐性”基因簇GC1/4/9。通过“途径重构和异源表达”策略激活了其中的GC9,分离得到2个新聚酮-非核糖体肽类化合物lysohexaenetides A和B（19-20）,并且发现了一个细菌迭代Ⅰ型聚酮合酶,推测了 lysohexaenetides的生物合成途径。综上所述,我们以基因序列为指导,定向发现了结构新颖的PoTeMs和聚酮-非核糖体肽类化合物。本研究一方面表明“途径重构-异源表达”是发现新PoTeMs的有效策略,且多途径组合可以实现目标化合物的合成及化学多样性拓展;另一方面展示了启动子工程和异源表达策略对于激活溶杆菌“沉默”基因簇具有一定可行性,为后续溶杆菌次级代谢产物的开发提供了借鉴。