L-苹果酸在食品、化工和医药领域都有极其广泛的应用。细菌、酵母及丝状真菌等微生Bucladesine物已经用于发酵生产L-苹果酸,而丝状真菌是最具L-苹果酸生产能力的微生物,其中米曲霉(Aspergillus oryzae)是食品级安全菌株。然而,目前尚未实现A.oryzae大规模发酵生产L-苹果酸,其中一个主要的原因是其生长机制较为复杂,并且A.oryzae在发酵过程中产物的生成通常与其生长状态呈正相关。因此,强化A.oryzae的生长状态有利于最终代谢产物的生成。本研究通过对A.oryzae生长表型以及L-苹果酸生产能力之间的相关性进行深入解析,并借助实验室适应性进化的方法强化菌株生长状态,提高了菌株生产L-苹果酸的能力,主要研究结果和结论如下:1.确立了A.oryzae生长状态与L-苹果酸产量的关系:首先采用常压室温等离子体(ARTP)和氯化锂(Li Cl)复合诱变的方式对出发菌株A.oryzae Z01进行诱变,构建了突变体库,AM-2282筛选获得了L-苹果酸产量提高的突变株A.oryzae Z05,L-苹果酸的产量从49.7 g·L~(-1)提升至74.6 g·L~(-1)。其次,从菌落直径、菌落营养菌丝百分比(PVM值)和菌球数三个方面对出发菌株A.oryzae Z01和四株突变菌株A.oryzae Z02-Z05的生长状态进行比较,并结合其L-苹果酸产量进行分析,最终建立了菌株生长状态与L-苹果酸的数学计量关系,并确定了菌落直径26～30 mm、菌落PVM值35%～40%、菌球数220～240个·m L~(-1)为L-苹果酸发酵的最佳生长状态范围。2.通过适应性进化获得了一株生长状态良好且L-苹果酸产量高的A.oryzae。首先,以诱变获得的突变菌株A.oryzae Z05为适应性进化的出发菌株,在以2-苯乙醇为胁迫压力的环境中进行进化培养,最终得到进化菌株A.oryzae Z07。其次,对菌株A.ordentistry and oral medicineyzae Z07的生长状态进行参数表征,菌落直径为28.1 mm、菌落PVM值为39.1%、菌球数达到233个·m L~(-1),均处于最佳菌株生长范围。最后,将进化菌株A.oryzae Z07在7.5 L发酵罐中进行发酵培养,L-苹果酸产量、产率及生产强度分别为132.5 g·L~(-1)、0.79 g·g~(-1)及1.10 g·L~(-1)·h~(-1),比出发菌株分别提高了63.99%、16.18%和64.18%。3.初步揭示了A.oryzae的生长机制。首先,从菌丝分支形成、分生孢子形成及菌球形成机制三个方面对A.oryzae生长机制进行了转录组学分析和形态表征。转录组学数据表明,MAPK信号路径和DNA合成路径是影响菌丝分支形成的关键,分生孢子的形成主要受中央调控路径和上游调控因子的影响,菌球的形成会受到钙离子信号和细胞壁(膜)合成路径的影响。其次,形态表征表明进化菌株A.oryzae Z07的菌丝分支化程度进一步提高,菌丝干重比出发菌株A.oryzae Z05提高了89.6%;分生孢子的发育也更加成熟,孢子更为密集,比出发菌株A.oryzae Z05孢子浓度提高了1.94倍;菌球内部的菌丝覆盖面积逐渐增大,进化菌株A.oryzae Z07的菌球内部菌丝覆盖率可达到90%。