极地是一个巨大的天然资源宝库,拥有种类丰富、数目庞大的微生物群体,为了适应极端恶劣的生境,它们进化出了独特的生存策略与生理代谢机制,从而产生了一些结构新颖、具有良好活性的天然产物分子。但根据现有报道,目前人们对极地微生物的认识、开发和利用尚存在很大的不足。其中,极地微生物特殊的冷适应机制,致使其难以实现规模化培养,从而限制了它们的工业化应用。Geomyces sp.WNF-15A是一株能够高效合成天然红色素的极地适冷丝状真菌,其分泌的天然红色素稳定性高、酸碱耐受性好、安全无毒、色价高,具有开发成天然可食用色素的潜力,目前已在进行食品添加剂新品种申报。然而,该菌株最适生长温度范围为13～20℃,最适生产温度为13～15℃,其适冷的生产模式限制了它的工业化高效生产工艺开发。本课题拟通过引入真菌转座子插入突变技术,获取该菌的红色素常温生产适应菌株,以进一步促进其产业化应用。首先,基于真菌转座元件Minos和Restless,构建了 4种转座系统。通过NCBI数据库比对了两种转座元件同家族其它转座子的转座酶序列,以确认其家族转座酶的保守区域,并根据保守区域设计简并引物,从Geomyces sp.WNF-15A的基因组进行克隆以验证是否存在该类型内源转座酶。结果表明,无法从该菌中克隆获得Minos和Restless转座酶基因,成功排除了内源转座酶产生交互干扰的可能性。然后,以实验室先前构建的载体pFC000为出发质粒,构建了两个单元转座系统pFC000-MH和pFC000-RH;并进一步构建了两个双元转座系统,分别为Minos供体质粒pFC-MD及其辅助质粒pFC-MH、Restless供体质粒pFC-RD及其辅助质粒pFC-RH。其次,检验了 4种转座系统在Geomyces sp.WNF-15A细胞内的转座活性。结果表明,双元转座系统在突变体筛选方面比单元系统更具优势。其具有较高的转化效率及转座效率,可以筛选获得更多的突变株,Minos和Restless双元转座系统的转化效率分别为25.9%和12.4%,转座效率分别为11.9%和13%。此外,两种转座元件的正突变率相当,Minos约为11%,Restless约为10%。最后,将基于4种转座系统固体平板培养筛选获得的23株低温生产正突变株以及6株常温生长正突变株进行液态深层发酵,以进一步检验其红色素合成能力。14℃培养时,突变株MPS1的红色素产量最高（吸收值OD520=43.3）,较同温下野生株的产量提升了 78.4%。20℃培养时,MPS1的红色素产量仍达到最高（吸收值OD520=29.7）,较同温下野生株提升了 128.7%。25℃培养时,MPS3的红色素产量达到最高（吸收值OD520=5.3）,其次为MPS1（吸收值OD520=5.0）、MPD1（吸收值OD520=4.9）及MPS4（吸收值 OD520=4.7）,而同温度下野生株则无红色素合成。综上,本课题成功开发了用于极地适冷真菌的 Minos及Restless转座突变系统,初步获得了低温下的红色素高产突变株,并打破野生型菌株常温下无法合成红色素的限制而获得了常温突变株。相关工作也为极地、深海等极端环境来源的真菌突变筛选提供了新的思路和方法。