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竹黄菌（Shiraia bambusicola）是中国常见的一种药用真菌,民间常用其来治疗风湿性关节炎、坐骨神经痛、腰肌劳损、跌打损伤和虚寒胃痛等疾病。作为竹黄菌的主要活性成分,竹红菌素是一种优良的光敏剂,其在特定的光照条件下能够产生活性氧（ROS）。ROS会损伤生物大分子并导致细胞的凋亡。竹红菌素在抗菌,抗病毒和抗肿瘤等方面展现出良好的药理活性,在食品,饲料,环保和医疗等领域有着巨大的潜在应用价值。但目前商业应用和科研使用均是基于天然得到的竹红菌素,无法解决量产的问题。天然竹黄具有地域局限性、生长季节短暂和产量低等缺陷,因此通过生物发酵法来获得竹红菌素成为主要趋势。而与液态发酵（LSF）相比,固态发酵（SSF）具有能量消耗低,生产成本低,无废水排放,体积生产率高且不易染杂菌,一些应用无需提取纯化便可直接使用等优势,所以SSF生产竹红菌素成为本研究的重点。本课题组前期已经筛选获得一株高产竹红菌素的竹黄菌Shiraia sp.SUPER-H168,并对竹黄菌的发酵基质和培养条件进行了研究。本论文对竹黄菌进行了以下研究:光照对竹黄菌生长、繁殖及色素产生的影响;竹黄菌SSF时的生长分析;对竹黄菌的SSF培养（种子液类型,搅拌和外源添加淀粉酶）进行了优化;竹黄菌SSF培养时淀粉酶的分离纯化;竹黄菌内淀粉酶的预测与分析;过表达淀粉酶对竹黄菌的影响;过表达血红蛋白对竹黄菌的影响。主要研究结果如下:（1）光照对竹黄菌的影响。暗培养时色素的产量最高,为每平板13.73 mg;蓝光下培养时色素的产量最低,为每平板2.83 mg。与暗培养相比,所有的光照培养都促进了气生菌丝的生长,但降低了色素的产量。气生菌丝在蓝光培养时的生成量最多。光照促进了竹黄菌的有性繁殖但抑制无性繁殖,尤其是蓝光培养时强烈抑制无性繁殖。暗培养时竹黄菌仅进行无性繁殖,并且无性孢子产生的最多。有性孢子呈短棒状,无性孢子呈球状。使用光学显微镜和SEM观察到竹黄菌的四种菌丝:表面菌丝,气生菌丝,生物膜层菌丝和基质菌丝。发现竹红菌素仅在生物膜层菌丝进行合成分泌,暗培养时生物膜层菌丝的厚度为300μm左右。（2）竹黄菌SSF产竹红菌素的优化。以真菌种子培养液接种时,竹黄菌SSF的周期为15 d;初始搅拌在发酵第3 d进行;此后的搅拌间隔时间为36 h;外源添加淀粉酶以细菌中温α-淀粉酶和糖化酶的复合添加为最佳,其中细菌中温α-淀粉酶在固态发酵初始阶段加入,添加量为2.85 U?gds-1,糖化酶在发酵第3 d加入,添加量为29.78 U?gds-1。经过搅拌和外加淀粉酶的研究后,色素产量在发酵13 d后达到60.74 mg?gds-1,固态发酵物中淀粉的残留量为27.42%。（3）对竹黄菌SSF的淀粉酶进行了分离纯化,经过冷乙醇沉淀,阴离子交换层析和凝胶过滤层析三步纯化后得到一电泳纯的α-葡萄糖苷酶AMY33,分子量为108.2 kDa,最适反应温度为60℃,最适pH为4.5。以α-pNPG为底物时,AMY33的Km,Vmax和kcat/Km分别为0.52 mmol·L-1,3.76 U·mg-1和1.3×104 L·s-1·mol-1。而当以淀粉和麦芽糖为底物时,α-葡萄糖苷酶的Km分别为2.38 mg·mL-1和0.62 mmol·L-1。AMY33对麦芽糖和蔗糖具有转糖基活性,而对海藻糖没有转糖基活性。同时,AMY33能够水解蔗糖的α-1,2-糖苷键,并且对海藻糖的α-1,1-糖苷键也有微弱的活性。AMY33的基因序列中有长度为2997 bp的阅读框,编码998个氨基酸,其中有22个氨基酸组成的信号肽;序列中含有一个长度为48 bp的内含子。AMY33的等电点大约是5.08。对竹黄菌Shiraia sp.SUPER-H168的淀粉酶进行了预测和分析。总共存在24个淀粉酶,其中有10个是α-葡萄糖苷酶,3个葡糖淀粉酶,8个α-淀粉酶,3个支链淀粉酶。（4）以不同碳源（葡萄糖,蔗糖,麦芽糖,直链淀粉,支链淀粉酶和玉米粉）对竹黄菌进行培养,对24种淀粉酶的表达水平进行分析。在以麦芽糖,直链淀粉和支链淀粉为碳源进行培养时,amy33,amy365-1和amy130的表达水平分别最高。对淀粉酶进行过表达研究,构建了五株过表达菌株。LSF培养时,与野生菌相比较,五株过表达菌株的生物量和色素的产量随发酵时间逐渐增加,而残糖量逐渐降低。SSF培养时,在amy365-1和amy130共表达的菌株,色素的产量在第13 d达到最高产量71.85 mg·gds-1,是野生菌色素产量(25.37 mg·gds-1)的2.83倍。当amyAF,amy365-1或者amy130进行过表达时,amy33的相对表达水平得到了增加。经过15 d的发酵后,amy365-1和amy130共表达菌株发酵基质中淀粉的残留量为19.56%。（5）对血红蛋白基因vgb进行了过表达研究,构建了两株过表达菌株。LSF培养时,当amy365-1和vgb共表达时,色素在96 h时到达了最高产量3681 mg?L-1,是野生菌色素产量(703 mg?L-1)的5.24倍;SSF培养时,在amy365-1和vgb共表达时,色素达到了本研究的最高产量75.89 mg·gds-1。在vgb进行过表达时,amy365-1的相对表达水平得到了提升,同时提高了SSF时淀粉酶的活力;此外,SSF的周期由13 d缩短到11 d。经过15 d的发酵后,amy365-1和vgb共表达菌株发酵基质中淀粉的残留量为16.87%。