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链霉菌是高GC含量的革兰氏阳性细菌，常温链霉菌（生长温度15℃-37℃）是天然抗生素的主要来源，产生了超过6000多种抗生素类物质。相比于大肠杆菌和芽孢杆菌等工业生产用菌，常温链霉菌生长较慢发酵周期较长单位时间生产率较低。高温链霉菌（生长温度28℃-55℃）是链霉菌属中的一个独特的类群，特点一个是生长快速，另一个是耐高温。虽然在高温链霉菌中发现了一些耐高温的有用的酶类资源和抗生素，但是由于未能在高温链霉菌中建立遗传操作系统，限制了高温链霉菌资源的发掘。
本研究在大量分离到的高温链霉菌菌株的基础上，建立了高温链霉菌的载体/宿主克隆表达系统，并表达了来自高温链霉菌的抗生素生物合成基因簇，同时高温链霉菌也能够成功表达来自常温链霉菌的生物合成基因簇。具体过程如下：
利用对链霉菌选择性较好的分离培养基，结合高温链霉菌在高温生长的生理特性，从各种高温环境来源的样品中选择性分离到了39株高温链霉菌菌株。用其中11株高温链霉菌菌株的16s rRNA构建的进化树显示这些分离到的菌株具有较好的代表性。对分离到的这些高温链霉菌进行了一些生理性状的初步研究：高温链霉菌4F和2C在电镜下看到产生了孢子链，有复杂的分化发育周期。而与常温链霉菌相比，高温链霉菌最明显的一个生理特性就是生长代谢快速，在TSB液体培养基里，高温链霉菌菌株4F在45℃的生长速率是常温链霉菌M145在30℃的两倍快，即使在37℃生长4F的生长速率也是M145的1.6倍快，这在工业应用上是一个潜在的优势。还筛选到了一些有抑菌表型的高温链霉菌，特别有意思的是，一些高温链霉菌只在高温条件下产生色素，这些结果暗示高温链霉菌是发掘新型抗生素的一个可以选择的特殊生境来源的微生物资源。
为了建立高温链霉菌遗传操作所需的质粒载体，从分离到高温链霉菌中发现了三个环型质粒pTSC1，pTSC2和pTSC3和一个线型质粒pTSL1。完全测序了6996碱基对的pTSC1质粒，7516碱基对的pTSC2质粒，部分测序了的pTSC3和pTSL1质粒，克隆并测序了线性质粒pTSL1的端粒。用生物信息学分析预测了pTSC1，pTSC2和pTSC3的复制蛋白和复制起始元件，并且实验鉴定了pTSC1和pTSC2复制功能元件。这些复制功能元件可以作为高温链霉菌遗传操作的载体。另外还用脉冲电泳测定了高温链霉菌菌株4F的基因组大小约为7百万碱基对。
为了建立高温链霉菌遗传操作所需的优良宿主，测试了这些生长快速的高温链霉菌的原生质体转化效率，发现了一株遗传限制修饰较弱能够实现高效率原生质体转化的高温链霉菌2C，每微克质粒DNA的转化效率可以达到2.9×106。对另外一株高温链霉菌菌株4F原生质体制备程序也进行了优化：最适的甘氨酸浓度在0.3％到0.4%之间，最适的溶菌酶处理浓度是1mg/ml，最适的溶菌酶处理条件是在30℃下处理30分钟。在优化的条件下，4F菌株每微克质粒DNA的转化效率能够达到1.2×105。并且发现大肠杆菌能够与多数高温链霉菌发生结合转移，这为高温链霉菌的遗传操作提供了另外一个操作工具。高温链霉菌生长快速，原生质体遗传转化更加快捷，与大肠杆菌进行结合转移需要的时间更短。
在前期发展的高温链霉菌遗传操作体系的基础上，进一步探讨了用高温链霉菌作为抗生素生物合成异源表达宿主菌的可行性。来自高温链霉菌的anthramycin合成基因簇被导入到高温链霉菌异源表达宿主菌4F中，在30℃和37℃培养温度时，4F工程菌没有表达anthramycin，在47℃培养条件时4F工程菌成功表达了anthramycin。这个表达模式与原始来源菌株一致，anthramycin在原始菌株中也只在高温条件下才能表达。
还尝试把常温链霉菌的actinorhodin合成基因簇导入到高温链霉菌异源表达宿主菌4F中。在30℃和37℃培养温度时，工程菌成功表达了actinorhodin:45℃培养温度时工程菌没有表达actinorhodin。有意思的是：在30℃和37℃的培养条件下，4F工程菌中产生actinorhodin色素的时间要早于M145在30℃产生actinorhodin色素的时间。当100小时取样检测时，在30℃的培养条件下的4F工程菌的actinorhodin色素产量是M145在30℃的2.8倍。
为了改变常温链霉菌来源的放线紫红素生物合成基因簇的温度表达模式，使其适合高温链霉菌异源表达宿主菌的发酵生理特性，在高温条件下也可以高量异源表达，从而发挥出高温链霉菌高温条件下生长快速的优势。我们用在高温条件下也能工作的红霉素ermE启动子替换了放线紫红素途径特异性的调控蛋白act II-orf4的启动子，成功实现了在较高温度条件下高产量表达来自常温链霉菌的放线紫红素。
这些结果显示了高温链霉菌作为异源表达宿主菌，不仅在开发研究高温生境来源的生物合成基因簇有用。而且作为生长温度更高生长更快的可选异源宿主，还能够更广泛地考察生物合成基因簇异源表达时产量与温度的关系：综合异源表达基因簇本身合成速率和宿主菌生长速率等因素的影响，有可能优化得到最适的发酵温度，从而使得发酵产率最佳。这是天然产物生物合成基因簇异源表达提高产率的一个可以考察的因素。