柠檬酸是一种重要的生物发酵产品。其在食品工业、化妆品、卫生、纺织业、禽畜生产、化工、医药等领域有着十分广泛的应用。目前生产柠檬酸采用最多的为黑曲霉发酵,但是黑曲霉发酵生产柠檬酸对发酵原料、生产菌株以及环境因素等都十分严苛。黑曲霉生产柠檬酸对温度的要求37℃左右,为了保持发酵温度,其发酵过程需要使用大量冷却水,增加了企业相关成本。因此研究耐高温菌株不仅对企业生产而且对缓解生态环境压力做出贡献。本文对柠檬酸工业生产菌株黑曲霉CGMCC10142的热激蛋白和全局调控蛋白进行探究,探讨其对柠檬酸产量的影响,为菌株改造提供理论依据。本文成功用出发菌株CGMCC101042的基因组为模板扩增出热激蛋白编码基因hsp70和全局调控因子laeA,并与已公布全基因组测序的黑曲霉CBS513.88的hsp70基因序列和laeA序列进行比对,同源性分别达到93%和100%。本实验通过初筛和复筛,获得遗传稳定的过表达hsp70突变株T-24及过表达laeA突变株T1-5。本文对耐辐射奇球菌中的全局调控因子irr E进行研究。在携带有irr E基因的质粒上成功克隆irr E并与NCBI上公布的基因序列进行比对,结果表明irr E核苷酸序列与已公布序列同源性达到98.3%,氨基酸序列达到99.7%;并且为了使其在黑曲霉中高效表达,因此按照黑曲霉密码子偏好性优化细菌irr E基因并合成,合成后的氨基酸序列与改造前一致。经过初筛和复筛,获得稳定遗传的异源表达菌株IR-19。72 h摇瓶产酸结果显示,不论最适温度37℃还是高温40℃下,T-24突变株产酸量均要比出发菌株增多,T-24菌株在37℃条件产酸量为115.7 g/L,在高温40℃胁迫的条件下产酸为129.4 g/L,均高于出发菌株7.92%和4.61%。而T-19和T-25过表达hsp70突变株在37℃发酵时产酸量高于出发菌株,在温度37℃胁迫条件下较于出发菌株降低;异源表达irr E突变株在37℃条件下产酸大部分都低于出发菌株,仅有IR-19-1菌株略高于出发菌株,为1.29%,而在受到高温胁迫时均受到诱变表达,产酸量均高于出发菌株。30 L发酵罐放大实验结果显示,异源表达irr E基因未影响产柠檬酸代谢合成途径,基因随机插入的位置影响了产柠檬酸的基因,使得产酸量较于对照菌株降低;而过表达hsp70基因突变株在发酵初期产酸量低于对照菌株,受到高温胁迫后在发酵后期凸显出多拷贝数基因优势,其产酸量高于对照菌株,并且糖酸转化效率为102.58%。