微生物次级代谢产物是药物和生物农药的重要来源之一。细菌基因组测序表明其含有大量的未知生物合成簇,因此发掘未知基因簇所编码的天然产物为发现新型活性物质（药物）提供了可能。但由于某些细菌难于进行遗传操作或者生长缓慢等因素,阻碍了基于本源菌遗传操作发掘隐藏天然产物的研究。而将未知基因簇进行直接克隆、重构和异源表达也是发现挖掘隐藏天然产物一个有效途径。前期研究发现来源于难操作黏细菌的抗癌药物埃博霉素在伯克氏菌DSM 7029（Schlegelella brevitalea）中可以稳定产生,该菌在生长培养和遗传操作等方面均十分方便,具有成为表达黏细菌和伯克氏菌等革兰阴性细菌天然产物通用底盘菌的潜力。但是现目前在该菌中缺乏可用的高强度启动子,而且当底盘菌与生物合成基因簇的本源菌遗传差异太大时,底盘菌中的转录调控子、sigma因子或核糖体识别位点可能不能有效地识别异源基因簇中的相应位点,因此需要筛选出在底盘菌中活性较强的启动子用于提高生物合成基因簇的转录水平从而提高最终化合物的产量。在合成生物学研究中,基因的精细表达调控在研究进程中至关重要;而对于原核微生物,影响基因表达水平最重要的因素则是决定RNA聚合酶（RNA polymerase,RNAP）转录机器识别效率的启动子序列。不同种属微生物中的不同启动子序列决定了下游基因的表达强度,因此成为驱动基因表达、赋能微生物功能的合成生物学核心元件。本研究中,通过转录组测序、萤火虫荧光素酶报告基因检测以及实时荧光定量RT-qPCR分析在伯克氏菌DSM 7029菌株中发现并鉴定了一系列强组成型启动子,其中三个被验证可以有效驱动复杂异源大型基因簇的表达,提高了 DSM 7029菌中异源表达埃博霉素和rhizomideA的产量,而且这些启动子在其他伯克氏菌中例如伯克氏菌HKI454中也可以有效发挥作用,说明这些启动子在优化重要天然产物的产量上非常实用。利用高强度组成型启动子可以提高天然产物产量,同时可以用于激活沉默基因簇发现活性天然产物。吩嗪是一类具有氧化还原活性的次级代谢产物,其有助于条件致病菌铜绿假单胞菌的竞争力、生物膜形成和毒力。假单胞菌来源的申嗪霉素也已经开发为杀菌剂用于农业生产。伯克氏菌中吩嗪基因簇的多样性、生物合成和生物学功能缺乏了解。我们通过查阅文献以及生物信息学分析发现在一些伯克氏菌中包含一个同源的吩嗪基因簇bpz,与其他菌中的基因簇差异较大,但其合成的产物却依然未知。对含有该基因簇的菌株（Burkholderia glumae）进行发酵,未检测到吩嗪化合物的产生。因此利用基因簇直接克隆,并利用筛选到的强启动子P11在异源宿主DSM 7029中成功激活了该基因簇,并进行了产物结构的鉴定、生物合成途径解析以及生物活性的测定。该基因簇的终产物是4,9-二羟基-1,6-吩嗪二羧酸二甲酯（dimethyl 4,9-dihydroxy-1,6-phenazinedicarboxylate,DHPDA）。其生物合成途径也通过基因敲除和回补实验得到证实,即首先在核心基因的作用下合成化合物4—PDC,再在基因bpzG的作用下添加上甲基,生成化合物2和化合物3,最后在基因bpzA的作用下生成化合物DHPDA,但bpzH基因在PDC转化为DHPDA中的确切作用仍需进一步探索。该化合物对幽门螺旋杆菌有很强的抑制活性,MIC为2ug/mL。最后,我们通过将该基因簇电转至基因组精简突变株DSM 7029 DT7中,成功提高了该化合物的产量,高达827.81mg/L。对于可培养微生物中的基因簇可以使用常规实验策略——原位激活或者异源表达进行激活。而对于未培养微生物中的基因簇,我们可以通过人工合成DNA片段并组装成完整基因簇并将其置于可培养微生物中进行异源表达,期望能稳定合成目标产物或提高产量。本论文通过优化密码子,化学合成DNA片段并进行组装,将来源于未培养微生物“Candidatus Endobugula sertula”中的苔藓虫素基因簇人工构建到两个质粒上,进而将筛选到的强启动子P11和P12分别置于两个质粒的第一个基因前面提高转录水平,然后转入伯克氏菌DSM 7029中进行异源表达,但目前尚未检测到该基因簇的相关产物,需要更多的实验进行探索。综上所述,我们通过转录组测序、萤火虫荧光素酶报告基因检测以及实时荧光定量RT-qPCR分析在伯克氏菌DSM 7029菌株中发现并鉴定了一系列强组成型启动子,可以在多种伯克氏菌中有效驱动基因簇的表达。同时,我们也利用筛选到的强启动子激活了一个沉默吩嗪基因簇。这说明我们筛选到的启动子在优化重要天然产物的产量以及激活伯克氏菌中的沉默基因簇上非常实用,丰富了该菌的启动子元件库,为该菌的合成生物学以及组合生物合成提供了方便。