申嗪霉素是假单胞菌产生的一种次级代谢产物,化学名称为吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylic acid,简称PCA),能有效防治一系列重要农作物病害,如水稻纹枯病、瓜类蔓枯病和甜椒疫病等,具有高效、安全和对环境友好等特点。目前,申嗪霉素主要通过微生物发酵的方法生产。我们目前主要从如下几个方面开展申嗪霉素相关的基础与应用研究：(1)申嗪霉素生物合成调控机理研究；(2)申嗪霉素产生菌遗传与代谢改造,提高其发酵效价；(3)利用合成生物学手段开发申嗪霉素衍生产品；(4)通过基因组删减优化,构建申嗪霉素或其它次生代谢产物生产的细胞工厂。根据“开源节流”的原则,我们对申嗪霉素产生菌进行了如下方面的遗传与代谢改造：(1)敲除吩嗪修饰基因phzM、phzS 和phzH,阻断申嗪霉素转化；(2)置换aroG 基因的启动子和单拷贝插入phzC 基因,提高菌株的DAHP 合成酶活性,使得更多的碳源流向莽草酸途径；(3)敲除或抑制其它分支酸利用途径,使得更多的分支酸流向申嗪霉素合成途径；(4)敲除5-UTR 和启动子置换,提高申嗪霉素合成基因簇phz1 和phz2 的表达；(5)用高活性启动子置换外排泵MexGHI-OpmD 基因簇的启动子,加速申嗪霉素外排至细胞外；(6)叠加敲除21 个非必需的次级代谢生物合成基因簇,减少细胞内冗余的代谢。工程菌株PA-IV 进一步通过分批补料发酵后,申嗪霉素产量是野生型菌株的56 倍。