维生素K2是人体必需的脂溶性维生素,能够预防和治疗骨质疏松、心血管疾病和糖尿病等多种疾病,在食品保健及生物医药领域具有良好的应用前景和开发价值。七烯甲萘醌（MK-7）是维生素K2的一种重要形式,因其相较于其他形式的维生素K2,具有生物活性显著、血液半衰期长和生物利用度高等优势,而备受瞩目。当前MK-7的来源主要依赖于传统发酵食品,但其微少的含量难以满足人们对健康营养干预的需求;化学合成则存在路径复杂、合成率低等问题,且会带来严重的环境污染和食品安全隐患;相比而言,以低值可再生生物质为原料,通过纳豆芽孢杆菌发酵生产MK-7成为更具前景的生产方式。其中如何提高纳豆芽孢杆菌的生产力、解析其代谢调控机制,是促进MK-7的工业化生产的关键所在。本文结合菌株筛选鉴定、诱变育种、胞外分泌调控及转录组分析,对纳豆芽孢杆菌的MK-7生产力提升及合成机制进行了研究,具体研究内容及结果如下:首先,对实验室从纳豆产品中分离出来的菌株BN0进行发酵培养,结果显示其MK-7的产量为15.16 mg/L,相较大部分MK-7原始生产菌株具有良好的产量优势;通过系统发育树,结合菌株的形态特征及生理生化特性,将菌株BN0鉴定为纳豆芽孢杆菌;进一步通过全基因组测序对其遗传背景和基因功能进行了解析,数据表明菌株BN0基因组是由一个4119230 bp的环状染色体和两个大小分别为64309 bp和5820 bp的环状质粒组成,其染色体基因组具有完整的MK-7生物合成途径。其次,通过UV和ARTP复合诱变对BN0进行了菌株选育,成功获得了一株MK-7高产菌株,其产量为22.83 mg/L,较原始菌株BN0提高了50.59%;为进一步提高MK-7产量,在培养过程中使用表面活性剂和超声对MK-7的胞外分泌进行调控,最终将产量提高至34.23 mg/L,较原始菌株提高了1.26倍。最后,为解析突变菌株中MK-7的高产合成机理,本文对野生菌及突变菌株进行了转录组分析。结果表明,突变菌株中的MK-7生物合成通路中甘油代谢途径和MEP途径中的存在大量表达水平显着上调的基因,而SA途径和MK-7途径中基因的表达水平没有明显变化。此外,与代谢物胞外分泌相关的多个ABC转运蛋白和MFS转运蛋白基因以及Tat分泌途径中的基因显著上调,而与芽孢形成相关的大多数基因显著下调。由此推测,其中显著差异的转录蛋白可能与MK-7胞外分泌相关,而芽孢生成的抑制也可以有效促进次级代谢产物的积累。以上数据为下一步的菌株理性改造提供了有用信息及思路。