除虫链霉菌（Streptomyces avermitilis）产生的阿维菌素及其结构类似物，可用作高效的杀昆虫剂、杀螨剂和杀寄生虫剂，对防治人、畜及农林作物的多种寄生虫和昆虫的危害有着重要的意义。然而，目前对于阿维菌素生物合成的调控机理的研究还不够深入。在本研究中，我们对模式除虫链霉菌NRRL8165中的调控因子AveI的功能进行了鉴定，分析了AveI缺失引起的转录谱差异，并且研究了它在除虫链霉菌及天蓝色链霉菌（Streptomyces coelicolor）中的不同功能。同时，对除虫链霉菌工业生产菌株的改造进行了初步的探索。　　AtrA是一个在天蓝色链霉菌A3(2)中发现的放线紫红素合成的转录激活因子(Uguru，et al.2005)。在除虫链霉菌的基因组中存在一个和atrA高度同源的基因sav4110，我们将之命名为aveI。将aveI基因敲除后，突变株除虫链霉菌8165△I相对于野生菌，阿维菌素有效成分Bla的产量提高了大约16倍。而将aveI基因重新导入到缺失突变株，阿维菌素Bla的产量降低，即互补了表型。这表明，AveI是阿维菌素生物合成的负调节因子。为了研究aveI基因对阿维菌素合成的分子调控机理，我们使用除虫链霉菌基因组寡核苷酸芯片，对菌株8165△I及野生菌NRRL8165的差异表达基因进行了全面分析。结果显示，在突变株8165△I中，参与阿维菌素生物合成的聚酮合成途径及前体的合成途径明显上调，而一些初级代谢的途径如蛋白质合成、能量代谢、脂肪酸代谢和三羧酸循环等途径受到削弱。由此可见，aveI基因的缺失导致突变体中能量及代谢流被引向阿维菌素合成的方向，AveI可能作为一个有全局效应的调节因子，控制着能量及代谢流的再分配。　　在进一步的研究中，我们将来源于天蓝色链霉菌的同源调控基因atrA导入除虫链霉菌NRRL8165 aveI突变株，结果阿维菌素Bla的产量同样有所降低。这表明，AtrA在除虫链霉菌NRRL8165中的功能与AveI类似，都是阿维菌素生物合成的负调节因子。而当aveI导入天蓝色链霉菌M145中时，放线紫红素的产量有明显的提高，说明在天蓝色链霉菌中，AveI与它的同源蛋白AtrA一样，都是放线紫红素合成的正调节蛋白。可见这两个同源基因有着相似的调节功能，但在不同的链霉菌中发挥着不同的作用。为了研究它们的调控方式，进行了凝胶阻滞实验。结果显示，AveI在体外能够与天蓝色链霉菌中放线紫红素合成的途径特异性调控因子actⅡ-ORF4的启动子区域特异性结合。而无论是AveI还是AtrA，都不能与除虫链霉菌中阿维菌素合成途径特异性调控因子aveR的启动子区域结合，这种调控作用可能是间接的。这种同一类调节因子在不同种属中起不同调节作用的现象可能代表着细菌为生存及生长，调节自身的分子机器适应不同功能的一种进化策略。　　为了进一步研究除虫链霉菌突变株8165△I产阿维菌素能力提高的机理，我们使用表型芯片(Phenotype Microarray)技术，对8165△I以及工业高产菌MMR630和野生低产菌NRRL8165进行了比较研究。结果显示，前两株菌相对于野生低产菌NRRL8165，在化学敏感性上，获得了很多表型，包括对一些抗生素、金属离子及有毒试剂的抗性。这给予我们暗示，除虫链霉菌8165△I及MMR630菌株的高产性状很可能与对这些化合物的抗性增加有关。　　通过基因工程技术改造除虫链霉菌工业生产菌株是提高阿维菌素产量的重要手段。我们对工业株MMR630进行了改造尝试。通过PCR-targeting的方法在该菌中进行了aveI基因的敲除。然而，发酵实验表明，阿维菌素Bla的产量并没有像在模式野生菌中那样大幅度的提高。随后又作了改变阿维菌素各组分比例的探索。选择负责阿维菌素合成前体供应的分支氨基酸代谢基因簇附近的两个调节基因sav4372及sav4375，将它们进行了分别敲除，使得合成的阿维菌素各种组分的比例发生了明显变化。另外，根据S-腺苷甲硫氨酸(SAM)可提高链霉菌产抗报道的启示，我们运用接合转移型整合载体，在除虫链霉菌MMR630中过量表达了SAM合成酶基因，结果使阿维菌素Bla的产量提高了73.5％。电镜形态观察表明，该酶基因的过表达还抑制了菌株的孢子生成及菌丝体生长。这些结果为基因工程改造除虫链霉菌以提高抗生素产量提供了一些有益的线索。