摘要
阿维菌素（Avermectins，AVMs）是一种十六元大环内酯抗生素，在自然界中，由阿维链霉菌（Streptomycesavermitilis）经次级代谢产生，是一种环保、安全的抗生素。由于其低毒性和安全性，被广泛用于农业、畜牧业及人类医学领域。本研究通过GC-MS非靶向代谢组学的方法探究了阿维菌素的高产机制。 本论文通过优化GC-MS检测的样品前处理方法，探究出菌液淬灭4min、菌体清洗3次、样品冻融3min为最佳的样品前处理方法，使用优化后的方法最多可检测出250种小分子物质。使用该方法对果糖组和麦芽糖组菌体样品进行处理，得到GC-MS检测样本进行上机检测，与NIST17.0数据库匹配，共得到小分子代谢物53种：氨基酸（14种）、糖类（10种）、有机酸（9种）、脂肪酸（8种）、脂质（6种）、其它（6种）。下机数据经数据预处理后，进行统计学分析，拟合模型得到16种差异代谢物，分别为苏氨酸、肌醇、纤维二糖、尿苷、果糖、单硬脂酸甘油酯、色氨酸、葡萄糖、谷氨酸、麦芽糖、甘氨酸、丙酮酸、草酰乙酸、半乳糖、肉豆蔻酸、棕榈酸。 对差异代谢物进行比较发现，多种物质是维生素或其合成前体物质。因此，后续实验添加多种维生素进行单因素添加实验，探究维生素对阿维菌素高产的影响，通过添加维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B4、维生素B5、维生素B6、维生素B7、维生素B8、维生素B12、维生素Bh、维生素C、维生素E、尿苷13种物质，阿维菌素产量较对照组分别提高了5.74%、4.41%、15.24%、17.18%、5.19%、4.25%、6.80%、12.71%、8.71%、12.72%、8.71%、12.17%、14.48%。根据单因素结果，进行Plackett-Burman和Box-Behnken实验，最终得到最优培养基成分为维生素B33.66mg/L、维生素B425.72mg/L、尿苷3.06mg/L、苏氨酸2.00g/L、葡萄糖12.82g/L、麦芽糖19.22g/L、MgSO4·7H2O0.52g/L、FeSO4·7H2O0.012g/L、MnSO40.0152g/L、NaCl0.52g/L、K2HPO4·3H2O0.32g/L、3-(N-吗啉)丙磺酸（MOPS）52g/L，阿维菌素产量可达到451.64mg/L，较初始麦芽糖培养基产量提高28.31%。 对优化后的高产培养基与麦芽糖组培养基培养的阿维链霉菌进行比较代谢组学分析，分别在2d、4d、6d、8d进行取样，通过GC-MS检测，数据经NIST17.0数据库比对，匹配得到小分子代谢物53种：氨基酸（14种）、糖类（10种）、有机酸（9种）、脂肪酸（8种）、脂质（6种）、其它（6种），使用SIMCA14.0软件进行统计学分析，得出14种差异代谢物。分析关键代谢网络后发现，高产组前期较强的糖酵解途径和三羧酸循环途径为阿维菌素的合成提供大量前体物质，导致其相对高产。并通过添加谷氨酸、天冬氨酸、富马酸、十八烷酸、尿苷、腺嘌呤6种物质对非靶向代谢组学结果进行验证实验。
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