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尼莫克汀是通过蓝灰链霉菌S.cyaneogriseus发酵生产的一种16元大环内酯类抗虫抗生素,杀虫谱系广。其衍生物莫西菌素表现出非常高效的抗虫活性,且对人毒性低。目前由于其发酵产量低、生产成本高,莫西菌素主要作为兽用杀虫剂使用。随着研究的进一步深入以及尼莫克汀发酵产量的增加,莫西菌素有望作为农用抗生素应用于广阔的农药市场。因此,本文主要从尼莫克汀产生菌MOX-101的菌种改造和发酵过程优化两个方面对提高尼莫克汀发酵产量进行研究。首先,对尼莫克汀产生菌的接合转移条件进行优化,得到较合适的操作条件。在此基础上,质粒pSET152接合转移效率达到7.2×10-6,提高了约84倍;质粒pCL-01的效率达到9.4×10-7,提高了 55倍,能够满足后续对尼莫克汀产生菌基因改造的需要。其次,利用生物信息学分析从尼莫克汀生物合成基因簇上找到nemR基因,预测nemR基因编码一个LAL家族的转录调控因子NemR。在菌株MOX-101中敲除nemR基因,导致尼莫克汀发酵产量下降了80%左右,同时尼莫克汀基因簇的转录水平也大幅度下调。nemR基因回补使得发酵产量基本恢复,表明nemR在尼莫克汀生物合成过程中起着正调控的作用。在菌株MOX-101中分别过表达含有自身启动子和强启动子驱动的nemR后,尼莫克汀发酵产量分别提升56.5%和 73.5%。再次,利用CRISPR-TAR技术对尼莫克汀生物合成基因簇（nem）进行体外克隆。由于基因簇太大很难一次性克隆,将基因簇nem分成50kb的nem1和41.7 kb的nem2两个片段分别进行克隆,获得两个重组质粒pCL-nem1和pCL-nem2。通过限制性酶切结合TAR（transformation-associatedrecombination）技术对两个片段进行拼接,成功获得含有完整nem基因簇的重组质粒pCL-nem,将其导入菌株MOX-101获得过表达菌株MX-n,发酵产量提高了108.6%,达到509 mg/L,表明尼莫克汀生物合成基因簇的过表达可以作为改造尼莫克汀产生菌的一种有效手段。这也是首次实现完整尼莫克汀生物合成基因簇的体外克隆和体内过表达。然后,对菌株MOX-101进行多轮的自然分离以及ARTP诱变、60Co-γ射线诱变选育,获得一株尼莫克汀发酵产量提升的突变菌株MX-13-46,其发酵产量达到814mg/L,比出发菌株提高了 169.5%。随后,对菌株MX-13-46进行代谢工程改造,改造结果如下:（1）敲除与尼莫克汀生物合成途径存在竞争关系的寡霉素类似物LL-F28249ω的生物合成途径,获得nol基因簇缺失菌株MX-Knol。发酵结果显示,菌株MX-Knol不再产生LL-F28249ω,且尼莫克汀发酵产量提高到912 mg/L。（2）敲除具有甲基化功能的nemD基因以去除尼莫克汀类似物LL-F28249γ和LL-F28249λ,获得nemD基因缺失菌株MX-KD以及nol基因簇和nemD基因双缺失菌株MXKn-KD。发酵结果显示,菌株MX-KD不再产生LL-F28249γ和LL-F28249λ,尼莫克汀发酵产量提高到913 mg/L。菌株MXkn-KD不再产LL-F28249γ、LL-F28249λ以及LL-F28249ω,尼莫克汀发酵产量也提升到878 mg/L,有利于下游的分离纯化。（3）分别过表达酰基辅酶A前体合成基因acc和pcc来增加尼莫克汀合成前体的供应。将来源于天蓝色链霉菌S.coelicolor的sco-acc和sco-pcc以及来源于蓝灰链霉菌S.cyaneogriseus的scy-acc和scy-pcc分别在菌株MX-13-46中进行过表达。与出发菌株相比,sco-acc过表达菌株MX-sco-acc的发酵产量提高到883 mg/L,而其他三株过表达菌株的尼莫克汀发酵产量并没有明显的变化。（4）利用antiSMASH对尼莫克汀产生菌基因组进行分析,找到更多可能的调控基因02400、MerR、TetR、MarR、nolRⅠ以及nolRⅡ,然后将这些基因（包括nemR）分别在菌株MX-13-46中进行过表达。发酵结果显示,与出发菌株相比,nemR过表达菌株的发酵产量提高24.5%,达到994 mg/L。而MerR过表达菌株的产量则下降了10.4%,说明MerR基因可能是一个负调控基因。（5）通过不同基因组合改造强化尼莫克汀的生物合成。分别在菌株MX-13-46、MX-Knol、MX-KD 以及 MXKn-KD 中过表 达基因nemR或者 基因簇 nem,获得了8株工程菌株 MX-nemR、MX-Kn-R、MXKD-R、MXKnD-R、MX-nem、MXKn-nem、MXKD-nem以及MXKnD-nem。发酵结果显示,8株工程菌株的尼莫克汀发酵产量相比各自的出发菌株均有约20%-45%的提高。其中,菌株MX-nem、MXKn-R、MXKD-R以及MXKnD-R的发酵产量分别提高到1177 mg/L、1108 mg/L、1088 mg/L 以及 1069 mg/L。最后,对生产菌株进行摇瓶发酵培养基和培养条件优化,获得较优的发酵培养工艺。在此基础上,进行5L发酵罐分批培养的初步优化,尼莫克汀发酵产量达到1779 mg/L。