纳他霉素是一种高效、安全的新型生物防腐剂,广泛应用于食品和制药领域,至今没有报道过抗药性。因此纳他霉素有十分广阔的市场和应用前景。目前发现能产生纳他霉素的链霉菌主要为纳塔尔链霉菌(Streptomycesnatalensis)、褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)和恰塔努加链霉菌(Streptomyces chattanoogensis)。本论文采用链霉菌多相分类原则,通过形态特征、生理生化特性、16S rDNA和RNA聚合酶β亚基编码基因rpoB序列的比较等方法对一株新分离的纳他霉素生产菌株L10进行分类鉴定,结果发现菌株L10与恰塔努加链霉菌最为相似,但孢子丝形态、使牛奶凝固和明胶液化的能力及对棉子糖的利用等方面存在差异,因此将其鉴定为恰塔努加链霉菌(Streptomyceschattanoogensis)的一个新的变种恰塔努加链霉菌L10。基于16S rDNA和rpoB基因构建的系统发育树,分析了已发现的几种纳他霉素生产菌系统发育地位,发现纳塔尔链霉菌和褐黄孢链霉菌在进化关系上十分相近,而恰塔努加链霉菌则与利迪链霉菌的16S rDNA相似度最高。抗生素工业菌种的改良多采用传统的辐射和化学诱变方法,然后对突变株进行筛选,也有采用基因组重排等技术,然后进行发酵培养基和条件的优化,但传统的菌种改良方法是一种随机诱变筛选操作过程,具体机制不清楚,工作量比较大,多轮的诱变和筛选后,再提高菌株的发酵水平就变得十分困难。随着链霉菌基因组学和遗传操作体系的发展,链霉菌中部分次生代谢产物的合成和调控机制也逐渐被阐明,可以通过基因改造直接从基因水平调控放线菌的生物效价。本课题采用基因工程方法,成功构建了恰塔努加链霉菌L10的全基因组柯斯质粒文库,通过同源比对、文库筛选和引物步移等方法克隆到了恰塔努加链霉菌L10中纳他霉素生物合成的部分基因簇及其潜在的正调控基因ScNRⅡ和ScNRⅠ(近似全长),同时还克隆了ScNRⅡ在褐黄孢链霉菌中的同源基因SgNRⅡ。本课题还构建了ScNRⅡ基因多拷贝菌株恰塔努加链霉菌D1,摇瓶发酵发现在YSG培养基中D1的纳他霉素产量是出发菌株的3.3倍,同时对一株纳他霉素工业生产菌株进行相似基因工程改造后也使其纳他霉素产量上升了22%,达到5.7g/L,表明通过基因工程构建高产菌株是一种快速有效的方法。