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微生物能够产生多样性的次级代谢产物，被称为新药发现的宝库。放线菌是微生物药物的重要来源，构建特色放线菌的天然产物库可以作为微生物药物筛选的基础。本论文应用一株菌多种次级代谢产物(One strain many compounds，OSMAC)的研究策略，选择从新疆不同生态环境中分离获得的10株放线菌，分别属于Nocardia、Micromonospora、Streptomyces和Prauserella4个放线菌菌属，作为代表菌株进行天然产物库构建方法的优化。选择了营养成分多样化的15种发酵培养基，培养不同周期，制备天然产物粗提物450份。应用HPLC指纹图谱评价粗提物的化学多样性;应用抗真菌、协同抗真菌、抗MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）、抗BCG（牛型结核分枝杆菌减毒株）等筛选模型评价粗提物的活性多样性。最终确定M9、M12、M21培养基，培养周期10天，作为新疆放线菌天然产物库制备的发酵培养条件。针对不同生境的特色放线菌，采用其最优的发酵条件和流程，构建了特色放线菌菌种库及天然产物库，对一株从新疆沙漠生境分离的放线菌进行系统发育分析及多项分类，鉴定为普劳斯氏菌属的新种Prauserella shujinwangii sp.nov.。对构建的特色放线菌天然产物库进行高通量筛选，发现其中一株链霉菌可产生具有与酮康唑协同抗真菌新活性的化合物N-formyl-staurosporine、N-acetyl-staurosporine，MIC分别为6.25μg/mL和0.78μg/mL，有望成为抗真菌新药的候选化合物。 本实验室从上述天然产物库中筛选出具有与甲氧西林协同抗MRSA活性的阿维菌素。阿维菌素作为生物杀虫剂在农业、畜牧业等领域的应用越来越广泛，近年来又不断发现其抗感染等新活性，对其产量提高的需求也更加强烈。本实验室的阿维菌素产生菌产量较低，未能达到产业化生产的要求。本论文应用传统诱变方法，进行阿维菌素高产菌株的选育。在紫外线、NTG（亚硝基胍）等物理、化学诱变的基础上，首次将强磁重力环境(High Magneto-Gravitational Environment，HMGE)作为新型诱变方法，复合核糖体工程等进行诱变育种，并对HMGE的诱变效应作了初步分析。应用Bootstrap方法对紫外线辐射、NTG、HMGE等五种突变文库以及对照进行分析，结果表明HMGE获得的突变库表型差异更大，说明这种环境中菌株的突变幅度更大，是一种较好的新型诱变方法。为提高诱变育种效率，本论文建立了基于96孔板固体发酵、紫外检测阿维菌素产量的高通量筛选方法，大大提高了突变菌株的筛选量。最终，经过包括HMGE在内的多轮诱变育种，筛选获得了产量提高93％的阿维菌素高产菌株，印证了传统诱变育种方法在菌株优化上的可行性。 发酵条件是影响微生物次级代谢产物产量的重要因素之一，本论文利用Plackett-Burman方法，通过12组发酵实验，确立了阿维链霉菌发酵培养基成分中的最主要影响因素为玉米淀粉和酵母粉，又通过最陡坡度实验确定两个因素的最佳范围，再通过响应曲面法优化两个因素的最佳配比，获得最优结果为:玉米淀粉149.57g/L，酵母粉8.92g/L。在上述优化的发酵培养基条件下，高产菌株表现出优良的阿维菌素产量水平。在180m3发酵罐的放大试验中，根据该菌株的代谢特点，建立了补料等发酵工艺，使得阿维菌素B1a发酵水平达到7000mg/L以上。 本论文从特色放线菌天然产物库构建、挖掘和阿维菌素产量提高两方面进行研究，尝试突破微生物药物研发的瓶颈，为其它微生物天然产物药物的发现及高效生产提供可借鉴的思路和方法。