黑曲霉是工业酶制剂和柠檬酸等有机酸生产的主力菌种.中国是柠檬酸生产和出口第一大国,2010年产柠檬酸就已达100万吨,出口量85万吨.黑曲霉具有丰富的水解酶系,可利用复杂的碳源,耐高渗透压(200g／L糖),耐高盐(20％),耐受极低pH (1.5-2),具有抗微生物污染、可节省10％-20％发酵成本等优势,使其成为不可多得的细胞工厂.然而由于黑曲霉的生物复杂性与技术手段的匮乏,柠檬酸生产过程的解析与改造进展缓慢.系统生物学的迅猛发展为黑曲霉的研究带来了新的契机.目前,我们围绕黑曲霉的系统生物学分析已经全面展开,黑曲霉基因组测序已完成,并对基因组进行了注释,重构了黑曲霉中的蛋白分泌系统与基因组规模的代谢网络.结合文献数据分析和生物信息学方法,建成了首个黑曲霉基因调控网络.在最接近工业发酵的条件下,获得黑曲霉柠檬酸生产过程的全部的在线数据,离线宏观数据,不同时间尺度的转录组、蛋白组与代谢组等组学数据,逐步揭示黑曲霉作为高效细胞工厂的调控原理和运作机制.这一研究为从全局与联系的观点深刻理解生物过程,并通过整合组学信息优化工业生产菌株奠定基础,将黑曲霉的研究与改造推向了新的历史阶段.本项目由国家高技术研究发展计划(863 计划)项目“国家重大化工产品先进生物制造项目”资助.