链霉菌(Strep tomyces)是一大类高GC基因组DNA含量、产生菌丝体的革兰氏阳性菌，具有复杂的发育分化生活周期，并产生大量具有重要价值的次生代谢产物，包括抗肿瘤剂、免疫抑制剂、杀虫剂等药物，临床上应用的抗生素约三分之一来源于链霉菌。高温链霉菌(Thermophilic Streptomyces)是链霉菌属的一个独特类群，它的特点是生长快速和耐高温。利用高温链霉菌来生产抗生素有望克服常温链霉菌(一般在30-37℃下生长)的一些缺点，实现提高生产效率并节能降耗的目标。高温链霉菌4F菌株是我们实验室从中国科学院上海植物生理生态研究所的园艺土壤中分离得到的一株在可以在30-50℃快速生长、中度耐高温的链霉菌。本文从4F菌株基因组测序、蛋白质组分析、抗生素生物合成基因簇的克隆和异源表达、4F菌株和天蓝色链霉菌的基因组改造工程等方面展开研究。　　为了对高温链霉菌4F菌株的遗传背景进行深入的了解，对该链霉菌做了全基因组序列的测定。结果显示4F菌株的染色体DNA为线型结构，全长8，047，771bp，预测编码7570个基因。线型染色体两个末端有长达334，071 bp的反向重复序列，与链霉菌典型的保守端粒在序列和二级结构上都不同。4F菌株的基因组中预测出了23个次生代谢产物基因簇，包括Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型聚酮合酶(PKS)，非核糖体多肽合酶(NRPS)，PKS/NRPS杂合型以及一些萜类及抗细菌素。通过4F菌株和常温链霉菌的生物信息学比较分析发现，4F菌株的IVYWREL氨基酸含量比其它链霉菌高。这是目前第一株完成基因组测序的高温链霉菌。　　利用蛋白双向电泳技术，鉴定了4F菌株在高温条件下(45℃)特异表达的蛋白质组，并鉴定了一些蛋白的启动子活性。与30℃培养条件下菌体的蛋白二维电泳图谱比较，发现在45℃下热激蛋白如GroES、GroEL、DnaK，超氧自由基消除相关的蛋白SodA，以及与蛋白合成和能量代谢相关的一些蛋白表达量显著提高。将以上具有较高表达水平基因的启动子序列克隆到链霉菌淀粉酶基因上游，鉴定了几个具有强启动子活性的序列。将二维电泳鉴定出来的在45℃高表达的编号为sf4629、sf5335、f3548、sf4274、sf2716和sf5448基因单交换中断，实验结果表明sf4629、sf5335、f4274和sf5448基因中断后，4F菌株的耐热性能有明显下降。此外，将4F菌株中的groES-groEL1/groEL2/dnaK基因在天蓝色链霉菌M145中以单拷贝和多拷贝进行表达。表明无论4F菌株中的热激蛋白在天蓝色链霉菌M145中是单拷贝还是多拷贝表达，都无法使天蓝色链霉菌M145的耐热性能有明显的提高，暗示4F菌株具有除热激蛋白之外的非常复杂的耐热机理。　　研究表明4F菌株成功异源表达了来源于天蓝色链霉菌的放线紫红素和来源于高温链霉菌的氨茴霉素生物合成基因簇。这提示4F菌株可能是一个具有前景的抗生素异源表达宿主。为了进一步检测4F菌株作为异源表达宿主的性能，构建了产紫色色素的高温链霉菌T614的cosmid文库。通过接合转移将这些cosmid质粒整合到4F菌株的染色体上，筛选到了一个产紫色色素接合子。对阳性克隆的cosmid测序，发现与榴菌素生物合成基因簇非常相似。LC-MS分析该化合物可能是二氢榴菌素。　　为了获得抗生素生物合成研究背景清晰的、适合做异源表达的宿主，对高温链霉菌4F菌株染色体上的PKS和NRPS生物合成基因簇进行了连续的敲除。目前获得了3个基因簇(sf5670-5672NRPS]，sf5987[PKS/NRPS]，sf5882-5884[PKS])连续敲除的4F衍生工程菌株。　　天蓝色链霉菌M145是研究链霉菌次生代谢产物及发育分化的模式菌株。实验室前期工作连续敲除了M145菌株线型染色体左臂900kb的片段以及全部PKS和NRPS次生代谢产物基因簇。我们尝试了对M145线型染色体右臂生长非必需区敲除，获得了删除312 kb序列的菌株。在改造后的基因工程菌中放线紫红素的表达量提高。