乙醇酸（Glycolic Acid,Glycolate）化学名称叫羟基乙酸（Hydroxyacetic Acid）或甘醇酸,是最简单的α-羟基酸。广泛应用于化学清洗、生物降解、日用化工、纺织工业等行业。近年来,研究者们已经在大肠杆菌中成功获得乙醇酸的积累,为生物合成乙醇酸打下基础,并有望解决传统化学合成法中存在的环境污染严重、制备条件复杂、下游分离提纯困难等问题。但是目前该方法的糖酸转化率较低,还无法满足工业生产的需求。所以本课题在前人研究的基础上,首先通过调节乙醇酸生物合成途径的关键酶的表达水平,然后敲除乙醇酸合成的竞争途径及乙醇酸的代谢途径获得高糖酸转化率的乙醇酸合成菌株,最后通过发酵策略的优化,进一步提高乙醇酸产量。异柠檬酸裂解酶（aceA）、乙醛酸还原酶（ycd W）和异柠檬酸脱氢酶激酶/磷酸化酶（aceK）作为乙醇酸合成的三个关键酶,其表达水平对乙醇酸的合成至关重要。因此本研究首先利用不同拷贝数和不同启动子的表达质粒来调节三个目的基因的表达。发酵结果表明,中拷贝表达质粒相比低拷贝或高拷贝表达质粒其目的蛋白的表达量及酶活都更高,且糖酸转化率和产量也最高,分别为0.258 g·（g葡萄糖）^-1和1.270 g·L^-1。分别利用含有T7启动子、pTet启动子、pTrc启动子的表达质粒进行目的基因的表达,其中含有pTrc启动子的表达质粒进行关键基因的表达时,乙醇酸的糖酸转化率较高,为0.385 g·（g葡萄糖）^-1。在此基础之上,本研究发现了另一个对乙醇酸的生物合成起到关键作用的酶,即柠檬酸合成酶。通过过量表达柠檬酸合成酶编码基因（gltA）,糖酸转化率进一步提高到0.504 g·（g葡萄糖）^-1。为了增强乙醇酸的合成途径及减少乙醇酸的代谢,在宿主菌株大肠杆菌Mgly1（MG1655（DE3）ΔldhA）中敲除了乙醛酸分支代谢途径中的苹果酸合成酶基因（glcB,aceB）和乙醇酸代谢途径中的乙醇醛脱氢酶基因（aldA）、乙醇酸氧化酶基因（glcDEF）。其中敲除苹果酸合成酶基因（glcB,aceB）后,重组菌株Mgly345的糖酸转化率提高到0.750 g·（g葡萄糖）^-1,达到理论糖酸转化率的88.2%,较Mgly145提高了49%。敲除乙醇醛脱氢酶基因（aldA）后,重组菌株Mgly445的糖酸转化率进一步提高到0.790 g·（g葡萄糖）^-1,达到理论糖酸转化率的92.9%。敲除乙醇酸氧化酶基因（glcDEF）后,重组菌株Mgly545的糖酸转化率为0.678 g·（g葡萄糖）^-1。基于上述研究结果,选用Mgly445作为后续研究的出发菌株。为了改善菌体生长,进一步提高乙醇酸的产量。通过对发酵培养基的氮源及碳氮比的优化,确定最佳发酵培养基为:6.78 g·L^-1 Na₂HPO₄、3 g·L^-1 KH₂PO₄、0.5 g·L^-1 NaCl、2.64 g·L^-1（NH4）₂HPO₄、2.986 g·L^-1 yeast、0.24 g·L^-1 MgSO₄、0.011 g·L^-11 CaCl₂。最佳诱导浓度为0.1 mmol·L^-1 IPTG。分批发酵中,获得乙醇酸产量为4.639 g·L^-1,生产强度为0.171 g·L^-1·h^-1。在补料分批发酵的研究中,与间歇补料相比,葡萄糖-stat法流加有效的控制了发酵液中的葡萄糖含量,使整个发酵过程中维持较低的乙酸含量,总消耗葡萄糖约为42 g·L^-1,乙醇酸产量达到16.663 g·L^-1。