作为在中国和其他东南亚国家已经有数千年使用历史的传统药食两用型丝状真菌,红曲霉(Monascus sp.)可以合成许多有益的次级代谢产物。基于高产目标代谢产物工业红曲霉菌株难以获得,目前仅红曲红色素已完全实现工业化生产,莫纳可林K等其它有益聚酮化合物大多集中于实验室研究阶段,其根本原因在于缺乏工业环境下选育目标红曲霉菌株的理论基础。氯化铵胁迫下,红曲色素的合成受到促进,尤其是黄色素的合成和分泌,研究氯化铵胁迫条件下红曲色素合成的调控机制,有助于筛选出具有高抗逆能力和次级代谢产物积累能力的工业红曲菌株,为红曲色素的工业化生产提供理论依据。目前,对于红曲霉的研究大多集中在胁迫对其物质代谢的影响,很少从能量代谢角度去阐释胁迫对红曲色素生物合成的调控。因此,本文从脂质代谢、底物水平磷酸化和氧化磷酸化等能量代谢相关途径出发,结合脂质组学、蛋白组学等分析技术,研究氯化铵胁迫下红曲色素合成的能量代谢调控机制,希望可以为提高红曲色素产量提供新的研究方向。论文主要研究内容如下:(1)15 g/L的氯化铵培养条件促进红曲色素的合成,总色价为46.23 AU/mL,是0 g/L氯化铵培养条件的3.67倍,同时对色素合成相关基因MpigA(聚酮合酶)、MpigJ(脂肪酸合成酶α亚基)和MpigK(脂肪酸合成酶β亚基)的表达有显著上调作用。胁迫条件下,其细胞膜完整性下降、胞内Ca2+浓度、pH梯度和跨膜电位提高,造成红曲霉细胞膜稳态发生变化。为了应对膜稳态失衡,红曲霉细胞中甘油三酯代谢途径、甘油磷脂代谢途径和鞘脂代谢途径关键催化酶蛋白及基因表达上调,进而造成甘油酯(TG)和甘油磷脂(PG、PS、CL)的合成和积累得到提升。同时通过提高葡萄糖转运、己糖转运等营养转运蛋白及基因的表达水平,促进碳水化合物的利用从而产生ATP,为红曲霉的增殖以及色素合成提供能量。此外,线粒体膜的特定脂质成分CL含量的提高可能是应激条件下维持线粒体膜结构稳定和线粒体能量转化等功能的调控机制。(2)基于底物水平磷酸化途径(包括糖酵解和TCA循环)进行分析,氯化铵胁迫通过提高糖酵解途径关键限速酶己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮Blebbistatin酸激酶活性来促进红曲霉对葡萄糖等碳水化合物的充分利用,进而有利于生成乙酰-CoA。同时,TCA循环中关键限速酶丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶和苹果酸脱氢酶活性得到提高,糖酵解和TCA循环途径中关键催化酶蛋白及基因表达水平也得到了上调,influenza genetic heterogeneity表明氯化铵胁迫强化了红曲霉底物水平磷酸化途径。此外,氯化铵胁迫条件下,红曲霉糖异生途径中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性得到提高,促进TCA循环中草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸再次进入糖酵解途径进行下一轮循环,并通过草酰乙酸回补途径对草酰乙酸进行补给,提高了糖酵解和TPCI-32765价格CA循环的代谢通量。(3)基于氧化磷酸化途径进行分析,氯化铵胁迫提高线粒体呼吸链中复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ和复合体Ⅳ的活力,相关蛋白及基因的表达也显著上调。此外,ATP酶活力、F1F0-ATP合酶活性相关蛋白及基因表达水平的提高表明氯化铵胁迫促进了氧化磷酸化途径的电子传递和ATP合成过程。氧化磷酸化水平的提高与ROS的合成耦合造成了氧化应激,进而造成过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活力的提高,以及还原型谷胱甘肽和甘露醇含量的提高,表明非能量依赖型抗氧化酶体系和非酶抗氧化剂在应激氯化铵胁迫带来的损伤上发挥了积极作用。综上所述,氯化铵胁迫从脂质代谢途径、底物水平磷酸化途径和氧化磷酸化途径多角度调节了红曲霉的能量代谢,进而维持了红曲霉的细胞生长,提高了红曲色素的合成和分泌。