雷帕霉素是1975年Veniza等人从吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus ATCC 29253)中分离得到的一种31元三烯大环内酯类抗生素,具有多种多样的生物学活性,表现出比环孢菌素及其他抗生素更强的临床药用价值以及更低的毒副作用,现巳被开发成为临床使用的强效免疫抑制剂药物,备受药企和研究人员的关注。本文从野生型吸水链霉菌菌株Streptomyces hygroscopicus ATCC 29253为出发,进过一轮紫外诱变,通过莽草酸耐受性高通量获得一株耐受高浓度莽草酸雷帕霉素高产菌(Streptomyces hygroscopicus UV-II),产量为305.9 mg/L,与出发菌株(95.5 mg/L)相比产量提高了3.2倍。在最优化外源莽草酸添加诱变菌发酵条件下,雷帕霉素产量进一步提高至412.6 mg/L,与不添加条件下相比,产量提高了34.9%。明确雷帕霉素高产的机制可以为以后的工业生产提供数据依据,本文为揭示外加莽草酸促使产雷帕霉素高产的机制,分别从菌株发酵特性、胞内相关代谢物水平和基因转录水平三个层次进行了比较分析。结果表明诱变菌较原始菌耐受莽草酸的能力增强,在相同条件下发酵表现出明显的优势,生长周期缩短,糖的消耗也加快,雷帕霉素开始合成提前。诱变菌中胞内代谢物质的相对含量均比原始菌中高,初级代谢途径不同程度的增强,被测基因中结构基因的表达丰度不同程度的提高,调节基因的表达丰度变化无规律,修饰基因表达水平变化不明显。莽草酸的添加致使诱变菌内初级代谢途径通量比不添加发酵条件下更强,合成单元通量更大,rapK基因表达丰度较其他被测基因丰度变化显著。代谢通量的强化和基因表达水平的提高共同导致雷帕霉素较高产量的积累。