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阿卡波糖（Acarbose）作为α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物,因其高效、安全而被广泛应用于2型糖尿病的治疗,工业上主要采用游动放线菌（Actinoplanes spp.）发酵生产。目前,通用的阿卡波糖高产菌株为Actinoplanes sp.SE50/110,由野生型菌株Actinoplanes sp.SE50随机诱变而来。经测定,高产菌株发酵生产的阿卡波糖产量是野生型的两倍左右,且其中阿卡波糖合成基因簇的转录水平是野生型的48倍。为了解析SE50/110中的高产机制,本研究在测得野生型菌株SE50全基因组序列后,精确比较并分析了高低产菌株基因组之间的差异。PCR验证结果显示二者之间存在15个明确的突变位点,包括11个SNVs位点和4个InDels位点。经过分类整理后我们对8个编码框内部发生错义突变的基因进行了功能考察。发酵结果显示,在SE50中缺失基因ACWT4325（编码乙醇脱氢酶）后,阿卡波糖产量从1.87 g/L上升到了2.34 g/L（SE50/110的63%）,且生物量提高了18%;缺失基因ACWT7629（编码延伸因子G蛋白）后,产量增加到了2.54 g/L（SE50/110的68%）,且阿卡波糖合成基因簇转录水平明显增强。随后,本研究详细解析了突变基因的作用机理,并通过组合缺失实验对高产表型进行了重构。在此基础之上,本研究对高产机制进行了综合分析和利用,进一步改造了高产菌株,将其发酵生产阿卡波糖的产量由3.73 g/L提高到了4.21 g/L。此外,解析阿卡波糖生物合成过程的分子机制并进一步提升产量也是目前亟待解决的问题。本研究考察了不同麦芽糖浓度对阿卡波糖产量的影响,发现随着麦芽糖浓度提高,阿卡波糖产量先上升后下降,最适浓度为50 g/L。同时,检测了不同麦芽糖浓度下阿卡波糖合成相关基因的转录水平,发现麦芽糖浓度提高显著促进了转运蛋白基因acbW的转录。为了进一步考察acbW基因对阿卡波糖产量的影响,在SE50/110中将其缺失后,获得的突变株生长减弱,且无阿卡波糖积累,而加强表达acbW和acbWXY基因后,阿卡波糖产量分别提高了6.4%和8%。综上所述,本研究通过比较基因组学分析,解析了阿卡波糖的高产机制,并利用基因工程方法对高产菌株进行改造,得到了产量进一步提高的衍生菌株。此外,还通过发酵工艺优化及阿卡波糖合成基因簇中基因功能解析,证明acbWXY编码的转运蛋白在阿卡波糖的产生过程中至关重要,且强化该外运途径可有效提高阿卡波糖产量。