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靛蓝作为古老色素,广泛应用于医药、印染、食品等行业。微生物法合成靛蓝因其绿色安全、高效、高选择性等特点逐渐受到人们的关注,但其工业化进程十分缓慢。因此,开发新型高效合成靛蓝的酶资源,优化其合成条件,考察其对靛蓝同系物的合成情况,并对其合成机理进行探讨对微生物合成靛蓝的深入研究具有重要意义。本论文以实验室前期构建的苯酚羟化酶基因工程菌(PH_IND)为研究对象。首先,对苯酚羟化酶的基因序列进行分析,并考察其粗酶特性；其次,优化该基因工程菌转化吲哚合成靛蓝的转化条件,鉴定其转化产物,推测其转化的代谢途径；最后,考察该基因工程菌转化吲哚同系物合成靛蓝类色素的特性,并对合成的色素进行鉴定。氨基酸序列分析表明苯酚羟化酶含有KLMNOP六个组分,与已知相应组分的序列最高同源性为51-87%,表明该苯酚羟化酶具有一定新颖性。利用表面响应法优化苯酚羟化酶基因工程菌(PH_IND)的最优生长条件及表达条件为种龄7.19h、接种量1.39%、诱导OD6000.54、IPTG浓度0.19mmol/L、诱导时间2.37h、诱导温度35℃,此时,苯酚羟化酶的最大酶活力为0.6167U/mg。粗酶特性表明：苯酚羟化酶的最适反应pH值为8.0,最适反应温度为40℃,具有一定浓度的NaCl耐受能力。苯酚羟化酶基因工程菌(PH_IND)合成靛蓝的最佳条件为菌体浓度为OD6002.5,吲哚浓度200mg/L,反应时间6h,在此条件下靛蓝的最大生成量为92.5mg/L。利用HPLC-MS和NMR对转化产物进行鉴定,分别为靛蓝、靛玉红及2-(7-oxo-1H-indol-6(7H)-ylidene) indolin-3-one,并推测出该基因工程菌转化吲哚合成靛蓝的途径,首次报道靛红和7-羟基吲哚在C-2和C-6位聚合生成2-(7-oxo-1H-indol-6(7H)-ylidene) indolin-3-one途径。分子对接模拟和该基因工程菌(PH_IND)合成靛蓝类色素的广谱性研究都表明除3-甲基吲哚外,该基因工程菌能将大多数吲哚同系物转化,说明该基因工程菌具有较强的底物广谱性。并利用HPLC-MS和NMR等分析手段对转化产物进行鉴定,其合成产物为靛蓝的同系物。