红曲菌产色素基因簇的克隆、功能分析与调控表达

红曲菌（Monascus spp.）又称红曲霉，是我国传统的药食两用特色微生物，其发酵产品红曲可以用做食品添加剂、发酵剂和药品等，年产值上千亿。红曲色素是红曲菌的主要代谢产物之一，在我国自古以来就作为天然着色剂，广泛用于食品加工中。研究表明，红曲色素还具有抑菌和抗肿瘤等生理活性，有良好应用前景。但是红曲色素的生物合成途径尚不很清楚，其相关基因还未见报道，这极大地阻碍了它的进一步开发与利用。本研究将以前期克隆得到的红曲色素聚酮合酶基因为基础，通过与红曲菌基因组序列比对，克隆产色素相关基因簇；采用基因敲除和过表达等方法，构建产色素相关基因的突变菌株；分析突变菌株在基因转录水平、蛋白质水平和代谢产物的变化，研究基因功能，阐明色素代谢途径；在此基础上，探讨产色素基因簇在红曲菌中原位与在米曲霉（Aspergillus oryzae）中异源调控表达，为构建与选育安全、高效、可控的红曲菌株提供理论依据。

根据“红曲菌产色素基因簇的克隆、功能分析与调控表达”(No.31171649) 任务书，本项目很好地完成了相关研究任务。具体研究成果为：克隆得到了包含16个基因，大小为53Kb的红曲色素基因簇；对基因簇中16个基因中的14个成功进行了敲除与过表达，得到相应的突变者库；通过研究这些突变者的生长与代谢，分析了相关基因的功能，获得了红曲色素可能的生物合成途径；在此基础上，还探讨了色素基因在米曲霉中的异源表达。本项目共发表论文15篇，培养研究生8名，超额完成了相关研究任务，达到了预期目标。