生物农药的开发是解决当今化学农药带来的污染、毒害和抗药性等问题的手段之一。新型天然产物类生物农药由于可以弥补化学农药和传统活体生物农药的一些不足,受到了广泛关注。球毛壳菌是活性天然产物的重要来源菌种,但在抗植物病原真菌过程中,其能够起到实际作用的物质种类及性质、其合成调控相关基因以及最适的培养条件还没有明确的研究结果。基于此种情况,本课题的首要目的是确定球毛壳菌抗植物病原真菌活性物质的种类及性质,并分别采用基因工程和发酵工程的手段,尝试提高活性物质终产量或生产效率。为了能够确定球毛壳菌胞外抗植物病原真菌活性物质的种类,选取一株具有马铃薯干腐病治病能力的拟枝孢镰刀菌作为受试菌株对球毛壳菌及其发酵产物进行活性测试。测试结果显示,球毛壳菌胞外存在有抗真菌物质,使用丙酮作为萃取剂可以得到有效成分含量最高的粗提物。使用薄层层析法对物质进行分离,并通过各条带抑菌效果的对比确定粗提物中的活性物质。质谱和核磁分析显示,这种在自然培养条件下得到的抗植物病原真菌活性物质为球毛壳菌素A。性质测定结果显示,球毛壳菌素A的最适储存条件为低温(低于25℃)、干燥(湿度<75%)、避光环境。抗真菌活性测试结果表明,球毛壳菌素A可以有效抑制拟枝孢镰刀菌孢子萌发和菌丝生长,IC50和MIC值分别为4.34和10.50μg/m L。活体实验表明,球毛壳菌素A可以有效防治马铃薯干腐病的发生,具有生物农药潜在应用价值。为了进一步确定球毛壳菌素A抗植物病原真菌能力上的优势,将其与一种诱导条件下才能够由球毛壳菌合成分泌的、具有抗植物病原真菌能力的抗植物病原真菌β-1,3-葡聚糖酶Cgglu17A进行抑菌能力对比。结果表明Cgglu17A的抑真菌工作浓度远大于球毛壳菌素A,说明后者抗植物病原真菌能力更强。为了能够提高球毛壳菌素A产量或生产效率,首先对聚酮合酶C骨架延长相关基因Cger进行过表达,促使该基因表达时序提前,表达量也显著提高,最终使球毛壳菌素A生产速率得到了显著提高。其次,为了能够找到抑制球毛壳菌素A合成的负调控基因,使用随机插入T-DNA的方式对球毛壳菌进行随机突变,筛选球毛壳菌素A产量得到显著提升的转化子,使用反向PCR手段检测T-DNA插入位置,锁定该突变基因为组蛋白去乙酰化酶基因Cghd I。基因Cghd I对球毛壳菌素A的合成具有抑制效果,插入性突变该基因可导致球毛壳菌素A终产量提高。这种插入性突变可以稳定遗传,但是提高的产量经多次传代后在补偿机制作用下恢复野生型水平。除了基因工程,使用发酵工程手段同样可以达到提高球毛壳菌素A生产效率的目的。首先通过对活性物质结构及合成过程的分析,确定了一系列可能的合成前体或原料。将这些物质分别加入到营养充足的培养体系中,分别测定发酵过程中和发酵完成时的产量,最终确定色氨酸、正丙醇、正丁醇能够提高球毛壳菌素A生产效率及最终产量。其次,为了降低球毛壳菌素A的发酵成本,尝试建立一个以玉米秸秆为主要底物的发酵-纯化体系。通过对发酵产物萃取、脱酸、脱脂等一系列操作,将粗提物中有效成分含量从初始的4.80%提高到19.17%,且活性检测显示,这一系列操作并没有影响产品的抗真菌活性,且由于多种抗生物质的协同作用使得产品抗植物病原真菌能力得到加强,证实该体系具备可行性。最后,为了进一步提高发酵产物中的初始球毛壳菌素A含量,对玉米秸秆发酵体系进行优化,得到球毛壳菌秸秆固体发酵的最适条件为秸秆11.66 g,氯化铵0.67 g及25.45℃。本研究确定了球毛壳菌胞外活性物质球毛壳菌素A具备优秀抗植物病原真菌能力,同时对其生物合成中存在的基因及代谢调控进行了研究,并建立了一条低成本的秸秆发酵-纯化体系,为天然产物类生物农药的研究提供了理论依据并为其应用奠定了基础。