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本文采用系统生物学方法,针对FK506产量的提升开展了两个方面的研究:第一方面,通过构建基因组尺度动态代谢网络模型对潜在影响FK506合成的靶点进行了识别、解析与基因改造;第二方面,依托上述工程菌株,以FK506合成的化学触发剂为出发点,进一步对FK506合成中潜在的代谢调控靶点进行了识别和分析。第一方面,基因组尺度动态代谢网络模型指导下途径改造。（1）为构建筑波链霉菌基因组尺度动态代谢网络模型,首先以课题组前期构建的稳态模型为基础,通过对其进行代谢反应方向校正,Gaps分析与填补,添加交换反应和自发反应等补充、完善和修正工作,最终获得了更新后的筑波链霉菌基因组尺度稳态代谢网络模型,共包括625个代谢物和1042个代谢反应。（2）通过精确设计动态模型框架、动态约束和常微分方程等模块条件,成功构建了基因组尺度动态代谢网络模型,进一步采用动态通量平衡分析算法对动态模型的参数敏感性和模拟预测准确性等进行了模拟分析。随后,通过耦合动态通量平衡分析和最小代谢调节分析算法进一步对潜在影响FK506产量的靶点进行了预测,成功识别出52个敲除靶点和29个过表达靶点。（3）为进一步分析动态模型靶点预测的准确性,依据所有预测靶点的fPH值排序结果,分别选取gcdh基因作为单基因敲除靶点,tktB、ask和msdh基因作为单基因扩增靶点,成功构建了工程菌株HT-?gcdh、HT-tktB、HT-ask和HT-msdh,其FK506产量较出发菌株分别提升了1.41、1.32、1.18和1.29倍,达到了77.49±5.69 mg/L、73.21±3.96 mg/L、65.17±4.56 mg/L和71.2±5.69 mg/L。在对上述基因进一步进行组合操作中,多基因联合过表达菌株HT-tktB/msdh/ask的FK506产量可达103.32±7.59 mg/L,多基因联合敲除和过表达菌株HT-△gcdh-tktB/msdh/ask的FK506产量最高可达126.61±4.66 mg/L,较出发菌株提高了2.29倍。第二方面,化学触发剂处理下FK506合成潜在代谢调控靶点分析。（4）在上述改造菌株下,首先对9种化学触发剂及其组合进行了FK506产量激发效果筛选,发现DMSO和DMSO&La对FK506合成的激发效果最佳,其FK506产量分别达到263.87±9.54 mg/L和303.6±24.76 mg/L,再采用加权关联网络分析对不同化学触发剂处理下菌体胞内代谢响应特征进行了动态解析,共找到13个显著性代谢模块与16种Hubs代谢物与DMSO和DMSO&La组合等处理条件显著相关（p<0.05）。其次,为解析FK506合成潜在的代谢调控靶点,进一步对DMSO处理下进行了全基因组的RNA-Seq转录组分析,结果发现,在DMSO处理下,与FK506合成相关的I型聚酮合酶（PKS）等次级代谢产物合成相关基因的表达水平显著上调,而SigE和AraC家族等代谢调控因子的相关基因表达水平则出现显著下调,上述这些显著差异表达的基因（如PKS、SigE和AraC家族调控因子）则可能是DMSO处理下FK506发酵产量提升的潜在代谢调控靶点。