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1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PD)是一种重要的化学品,在食品、药品、化工等领域具有广泛应用。微生物合成法是一种成本低廉、环境友好的新型合成方法,但天然的1,3-PD生产菌株都面临产物耐受性低、副产物对原菌的毒性等问题。Clostridium butyricum作为其中一种生产菌株,具有菌种为益生菌和不需要昂贵辅酶添加的优势。本研究针对C.butyricum转化甘油生产1,3-PD中的产物低耐受性问题,对原始菌株进行了NTG和ARTP相结合的物理化学复合诱变的方法,获得了一株1,3-PD高耐受菌株;随后,利用C.butyricum高耐受菌株发酵生产1,3-PD,优化了甘油转化1,3-PD的条件。最后,对原始株和突变株进行多组学的分析,挖掘与1,3-PD耐受性相关的基因与蛋白,初步验证部分蛋白质的功能。主要的研究结果如下:(1)采用一系列1,3-PD浓度确定了原始菌株C.butyricum XYB11的初始耐受性,随后利用NTG和ARTP的物理化学复合诱变,得到了突变株C.butyricum YP855,其1,3-PD耐受性相比原始出发菌株提高了30.8%。(2)采用单因素法和响应面法对突变株C.butyricum YP855进行1,3-PD分批发酵条件的优化,得到1,3-PD分批发酵的最佳条件为:甘油浓度81.0 g/L,酵母提取物浓度1.6 g/L,发酵时间为21.7 h,发酵温度为36.7℃。在最佳条件下进行1,3-PD的分批发酵,得到1,3-PD的最终产量为37.20 g/L,产率为0.51 g/g,生产强度为1.71 g/(L·h),比原始菌株分别提高了29.48%、18%和29%。(3)对C.butyricum XYB11进行了全基因组的测序,预测并注释了基因结构与功能;将C.butyricum XYB11原始株和突变株进行组学分析,结合全基因组测序结果,由转录组学数据获得了差异表达的基因,由蛋白组学数据得到了差异表达的蛋白,通过转录组学和蛋白组学的联合分析,开展了差异基因和差异蛋白的GO类别、KEGG代谢通路等富集分析与比较,并从功能的角度分析关键基因和蛋白与C.butyricum的1,3-PD耐受性关系,初步筛选得到7个可能与C.butyricum的1,3-PD耐受性相关的关键基因,从而用于后续基因功能的初步验证。(4)从C.butyricum XYB11中克隆得到上述的7个关键基因,利用无缝克隆技术成功构建了7个重组质粒pET-gene,转化各个重组质粒,在E.coli中成功表达了这些蛋白,对各个重组菌1,3-PD的耐受性进行了检测,初步验证了这些关键蛋白的功能,得知组氨酸激酶、ABC转运器、异柠檬酸脱氢酶和甲基接受化学趋向性蛋白可能与C.butyricum的1,3-PD耐受性相关。结合多组学结果,分析了筛选出的关键蛋白与耐受性相关的可能分子机制。