目的：雷帕霉素（rapamycin，RPM）是一种由三十一元环组成的三烯大环内酯类抗生素，见Fig.1，主要由吸水链霉菌发酵产生。雷帕霉素最初确定为一种抗真菌抗生素，随着对此类结构化合物免疫抑制和抗肿瘤作用的深入研究，目前，雷帕霉素已被成功开发为新型强效的免疫抑制剂，用于器官移植抗排斥反应，以及新型包衣涂层药物，用于涂层支架，防止心脏血管再狭窄。以雷帕霉素为基本结构单位进行其衍生物的药物合成的研究，使该类药物在抗肿瘤和基因治疗方面展现了更为深远的应用前景。本文以雷帕霉素产生菌Streptomyces hygroscopicus为研究对象，以提高雷帕霉素的发酵水平为研究目的，围绕菌种保藏特点、遗传育种改造、发酵条件优化进行了系列研究。　　 方法：　　 1、针对雷帕霉素产生菌吸水链霉菌进行菌种保藏方法研究。　　 2、对出发菌种进行菌种特性考察，研究总结菌落分化形态，进行摇瓶发酵统计，确定优势主型菌落，确定基本的筛选方向。　　 3、常规诱变育种通过对UV、N离子注入、激光处理、微波处理、亚硝酸化合物等物理化学诱变剂进行诱变效果比较，确定较佳诱变剂。开展基于核糖体工程改造的氨基糖苷类抗性筛选，耐自身产物突变株选育、耐“毒性”前体突变株选育，尝试进行理性育种的研究。　　 4、建立吸水链霉菌原生质体制备及再生体系，进行原生质体诱变育种。运用基因组重排的育种手段，筛选突变菌株。　　 5、针对雷帕霉素的生物合成途径，研究发酵前体物质——提供起始单位环己烷衍生物的前体、羧酸哌啶环结构的合成前体的作用。　　 结果：菌种保藏方法研究，比较了冷干、沙土、液氮三种保藏方法的保藏效果，体现出吸水链霉菌对干燥和真空两种保藏压力及其敏感，死亡率达到99.9％以上，经典的液氮保藏方法存活率达到58.2％以上。进一步进行的超低温液氮保藏冷冻保护剂和降温速率的研究，得到新的冷冻保护剂海藻糖6％+甘油8％，采用快速冷冻速率，存活率提高到95.6％。　　 确定具有发酵优势的主型菌落对出发菌株N1103进行纯化分离，进而采用变异率较大的UV和亚硝酸盐复合诱变，分别筛选出链霉素抗性菌株S-6-105，自身抗性突变菌株R-4-271，哌啶酸前体赖氨酸抗性突变株L-5-76，诱变育种发酵水平提高了50-67％。　　 原生质体技术的研究，确立了吸水链霉菌适宜的菌丝培养工艺，酶解条件，再生条件，成功获得了原生质体再生菌株。进一步开展原生质体诱变育种，采用激光处理，较孢子敏感度得到显著提高。以Str-102、R-4-271、L-5-76为出发菌株尝试进行基因组重排，两轮效果筛选到具有复合抗性的变异菌株Y-89。发酵水平进一步提高38％，为原始出发菌株的2.3倍。　　 雷帕霉素合成前体的研究，在天然有机氮源过于丰富的发酵培养基上，难于体现各可能前体的作用。以硝基氮源替代主要有机氮源玉米浆，前体作用得到初步体现。莽草酸作为提供环己烷衍生物的前体，作用显著，最高消前加入耐受量为0.2％，同时在发酵过程分批补加羧酸哌啶的合成前体赖氨酸，使发酵水平进一步提高33％。新菌株新发酵水平达到原始出发水平的3倍。　　 结论：首先成功建立了吸水链霉菌的中长期保藏方法：采用海藻糖6％+甘油8％做冷冻保护剂，快速冷冻速率降温进行超低温液氮保藏，保藏存活率达到95.6％，有效提高了菌种的保藏效果，保证了菌种选育的育种效率。选取有效的物理化学诱变刺激进行菌种诱变，开展氨基糖苷类抗性筛选，耐自身产物突变株选育、耐“毒性”前体突变株选育，获得具有不同遗传背景的突变株。开展吸水链霉菌原生质体育种的研究，进行原生质体再生，原生质体诱变育种、基因组重排育种，获得具有复合抗性的变异菌株Y-89，发酵水平达到出发菌株的2.3倍。针对选育出的新菌株，进行发酵条件优化。调整发酵氮源组分，建立前体补加工艺，发酵水平进一步提高33％，总体达到原水平的3倍。