ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是一种由赖氨酸单体中的α-羧基和ε-氨基连接而成的微生物次级代谢产物,可抑制多种微生物的生长,在食品、医药等领域具有潜在的应用价值。然而,在野生型微生物中出于自我保护的原因,ε-PL合成量受到严格的调控,因此有必要对其进行遗传改造,提高ε-PL的产量。本文采用基因组重排(Genome shuffling)手段筛选ε-PL耐受型高产菌株,并对其改善的机理进行研究。主要内容与结果如下:(1)通过三轮硫酸二乙酯(Diethyl sulfate,DES)诱变构建突变库,得到四株高产菌株(D3-81、D3-90、D3-239、D3-347),摇瓶产量分别为2.05±0.04、2.02±0.02、2.06±0.02、1.98±0.04 g·L-1。随后经过四轮的原生质体递推式融合获得了一株ε-PL耐受型高产菌株F4-22,其摇瓶产量为3.11 g·L-1,是亲本菌株M-Z18的1.81倍。并且进行连续五次传代实验,表明F4-22具有良好的遗传稳定性。(2)通过优化发酵条件,在5-L发酵罐中,采用恒定p H 4.0,发酵时间173 h,F4-22的ε-PL产量为39.96 g·L-1,较亲本M-Z18发酵相同时间,实施优化的p H两阶段控制,获得的ε-PL产量(30.11 g·L-1)提高了32.7%。(3)采用细胞染色、细胞膜脂肪酸成分分析、透射电镜细胞结构观察的手段验证了F4-22较M-Z18能够耐受更高浓度的ε-PL。通过比较F4-22和M-Z18在摇瓶发酵过程中不同时间点ε-PL合成途径中的关键酶的活性,发现F4-22高产ε-PL源于天冬氨酸激酶(Aspartate kinase,ASK)活性的增强,以及在高ε-PL浓度下仍能保持较强的菌体活性。