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庆大霉素由绛红色小单孢菌产生,已在临床上得到广泛应用。但庆大霉素生物合成途径与功能基因的研究却刚刚开始。本研究在分子水平上探索庆大霉素生物合成与功能基因的关系,完成了GKN27、GKP116、G091和GKB3226等小单孢工程菌的构建。具体内容包括以下三个方面：第一,利用生物信息学技术,预测庆大霉素生物合成基因簇的相关基因功能。选取四个功能基因(genN、genO、genP和genB3)进行研究。经同源比对,分析基因编码蛋白(GenN、 GenO、GenP和GenB3)的结构域和同源建模等,推测基因genN可能是修饰庆大霉素6’C-N的甲基化酶基因；基因genO的结构域含有甲基化序列,与庆大霉素生物合成途径中的甲基化修饰有关；基因genP可能是庆大霉素C3’,C4’双脱氧反应中的磷酸转移酶基因;基因genB3与庆大霉素C6’的氨基转移有关。第二,功能基因的研究。根据同源重组原理,设计功能基因(genN、genO、genP)框内敲除的实验方法。利用基因工程技术,成功构建基因genN缺失小单孢工程菌M. purpwea GKN27。工程菌GKN27不产生庆大霉素C族复合物,而积累四种庆大霉素生物合成中间体,表明genN基因功能与生物信息学的理论推测不符,即genN可能不是编码庆大霉素6’C-N的甲基化酶基因；该研究已整理论文被工业微生物杂志录用。敲除基因genP,获得小单孢工程菌M. purpwea GKP116,研究表明,genP基因与庆大霉素生物合成过程密切相关。利用同样的方法,获得基因genO缺失的小单孢工程菌M purpwea G091,结果表明,基因genO与庆大霉素6’C-N的甲基化反应有关。第三,庆大霉素X2小单孢工程菌的构建。庆大霉素X2是进一步开发抗原虫,抗病毒以及抗肿瘤药物的重要前体。选取工程菌M. purpurea GK1101为出发菌,以其染色体DNA为模板,利用PCR扩增庆大霉素合成基因簇中氨基转移酶基因genB3的上、下游序列作为同源交换臂。通过分子克隆技术构建重组质粒pFU803。重组质粒pFU803经接合转移,导入绛红色小单孢菌GK1011。经筛选得到目标小单孢工程菌M. purpurea GKB3226。根据其代谢产物的TLC和EIS-MS分析,确认其代谢产物主要为庆大霉素X2和少量的庆大霉素JI-20A。结果表明,genB3基因功能与庆大霉素Π-20A双脱羟基反应有关,敲除genB3阻断了庆大霉素Π-20A至西索米星的生物合成,获得小单孢工程菌M. purpurea GKB3226.填补了国内外研究空白,申请了国家发明专利。