结冷胶（gellan gum）是由少动鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas paucimobilis）有氧发酵产生的胞外多糖,具有良好的稳定性,且耐酸、耐高温、热可逆以及用量少,正逐步取代琼脂和卡拉胶在工业上的应用。然而少动鞘氨醇单胞菌野生菌株发酵生产结冷胶的产量较低,导致市场上结冷胶价格较高,限制了结冷胶在食品工业中的大量应用,因此选育结冷胶高产菌株有助于提高生产效率、降低生产成本,促进结冷胶在食品行业中的广泛应用。本研究采用常压室温等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP）诱变少动鞘氨醇单胞菌（ATCC 31461）,筛选高产结冷胶的突变株,通过单因素和响应面优化试验获得最优发酵工艺;利用基因组重测序和转录组测序技术探讨结冷胶高产突变株产量提高的机理;采用近红外光谱检测技术快速、无损检测结冷胶产量,并用于结冷胶高产突变株的快速筛选。本文的主要研究成果如下:（1）利用近红外光谱检测技术在线、快速、无损检测发酵液中结冷胶含量。少动鞘氨醇单胞菌发酵液中结冷胶产量采用醇沉法测得,同时使用近红外光谱扫描发酵液,原始光谱经过标准正态变换、多元散射校正、平滑滤波、归一化法和导数处理等方式预处理,应用联合区间偏最小二乘法建立结冷胶定量模型。经优化后表明最佳预处理方式为归一化法,模型训练集rc为0.923,RMSECV为0.479,预测集rp为0.9328,RMSEP为0.485,表明近红外光谱建模预测结果相关性好,误差小,可实现对少动鞘氨醇单胞菌发酵液中结冷胶产量的有效预测。（2）ARTP诱变选育结冷胶高产突变菌株。以少动鞘氨醇单胞菌（ATCC 31461）为原始菌株,利用ARTP诱变方法选育出高产结冷胶的突变菌株。结果表明在功率100 W、通气量10 SLM（Standard Litre per Minute）、诱变时间25 s的条件下,ARTP对原始菌株的致死率为91.5%。通过氨苄青霉素初筛、摇瓶发酵结合近红外光谱在线检测技术复筛,初筛获得570株突变菌,复筛得到5株遗传稳定的高产菌株,其中突变菌株519的结冷胶产量最高,较原始菌株产量提高了33%。与原始菌株相比,突变菌株519的菌体形态发生明显变化,主要表现为:菌体长度显著增长、部分菌体端部较平整;采用Fluo-4/AM法发现细胞内钙离子浓度增大,表明突变菌株519细胞膜通透性提高。通过单因素试验和响应面试验设计优化结冷胶高产突变菌株519发酵条件,得到最优发酵工艺条件为:葡萄糖3%（W/V）、豆粕0.46%（W/V）、KH2PO40.1%（W/V）、K2HPO4 0.15%（W/V）、Mg SO40.06%（W/V）,接种量6.3%（V/V）,初始p H值7.5。在最优发酵条件下,结冷胶产量为9.43 g/L,是原始菌株结冷胶产量的1.87倍。（3）采用基因组重测序技术分析突变菌株519高产结冷胶的分子机制。与原始菌株相比,突变菌株519共发生25,691处单碱基突变（Single Nucleotide Polymorphism,SNP）和8622处插入和缺失（Insertion Deletion,In Del）。通过GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）富集分析发现,突变基因主要参与了碳代谢、双组分系统、缺氧诱导因子信号转导、氧化磷酸化、氨基酸合成与代谢等生物过程,推测可能是ARTP诱变处理改变了结冷胶合成和调控通路相关基因,从而提高了结冷胶产量。（4）利用转录组高通量测序技术从m RNA水平探讨了突变菌株519结冷胶高产的生物合成机理。与原始菌株相比,突变菌株519中差异表达基因共有128个,其中上调表达基因38个,下调表达基因90个。将差异表达基因富集到相应的GO功能和KEGG代谢通路,结果表明,结冷胶高产突变菌株519在双组分系统（差异表达基因23个）、细菌趋化性（差异表达基因20个）、鞭毛组装（差异表达基因23个）、氧化磷酸化和糖代谢（差异表达基因6个）等代谢通路发生了显著变化,对结冷胶产量合成起到重要作用。（5）联合基因组重测序和转录组学分析发现,与原始菌株相比,结冷胶高产突变菌株519在联合分析中均富集到双组分系统和碳水化合物代谢,突变菌株519基因组中有7个双组分转录因子发生突变,5个碳水化合物相关基因发生突变,且有22个双组分基因、4个碳水化合物合成与代谢相关基因的表达量发生显著差异,这些基因（尤其转录因子）与结冷胶生物合成与调控密切相关,这些基因的挖掘揭示了突变菌株519结冷胶高产的机理,为结冷胶产量提高奠定了重要的理论基础。