纳他霉素作为一种安全高效的真菌抑制剂在食品产业和临床中广泛使用,但其工业生产水平仍有很大的上升空间。课题从工业生产菌恰塔努加链霉菌L10出发,对生产菌进行重构,并基于合成体系对发酵环境的应答进行发酵工艺优化研究,为大幅降低纳他霉素生产成本提供基础。本研究通过对合成体系定向改造,成功构建了稳定的高产菌。通过erm E*p强启动子对纳他霉素生物合成过程中的四个限速酶—GDP-甘露糖脱水酶(Scn J)、氨基转移酶(Scn C)、海藻糖胺转移酶(Scn K)、细胞色素P450单加氧酶(Scn D)进行高表达,以及途径特异性调控蛋白(Scn RII)、PKS辅基化蛋白—磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTase)进行了组合过表达,从而实现合成途径限速酶、调控途径、蛋白后修饰等的遗传改造,重构了纳他霉素合成生物体系(ZY01),发酵单位较出发菌株提高1.5倍。同时,我们完成了高产菌培养基与发酵工艺优化,并成功进行了小试。首先通过碳氮源优化,得到较优发酵培养基为黄豆饼粉15 g/L、酵母粉4.1 g/L、牛肉膏2.2 g/L、葡萄糖59 g/L,纳他霉素效价达到5.435 g/L,较培养基优化前提高了35.8%。进一步通过摇瓶试验考察了培养基初始p H和转接的合适种龄,然后进行15L罐小试发酵考察了酸碱、接种量和补糖工艺对纳他霉素效价的影响,从而确定了较优发酵工艺,纳他霉素的效价提高到11.02 g/L。最后我们通过分析基因转录水平的变化,提出对发酵工艺进一步优化的猜想,为实现基于环境应答的发酵工艺优化提供了重要依据。