聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates,PHAs）是由多种微生物在碳源过量且一些营养条件被限制的情况下于细胞内积累的可作为能量储存物质的聚合羟基烷酸酯。类链状高分子生物聚酯材料集多种优良的性质于一身,如材料的性质多样性、生物可降解性、气体阻隔性、热塑性、生物相容性等,在日用化工、医药行业、生物降解材料、食品加工包装等诸多应用领域都十分具有广泛的开发应用的前景。然而,PHA的后续推广面临着发酵成本较高、成功商品化的PHA种类有限等问题,阻碍了此类生物高分子的进一步应用开发。本研究以从绿藻Ulva中分离出的一株具有PHA生产能力的微生物Massilia sp.UMI-21为研究目标,鉴定了该菌株碳源利用情况以及生产PHA的结构;完成了该菌株基因组测序,获得了其以淀粉作为碳源合成PHA的相关酶的代谢途径;利用基因敲除方法鉴定了其PHA代谢途径中淀粉分解酶对PHA合成的影响,并通过体外基因重组方法检讨了该菌PHA聚合酶PhaC的底物特异性。首先,Massilia sp.UMI-21可利用可溶性淀粉（冷水可溶）、木聚糖等作为碳源发酵时分别得到了最大1.214±0.078 g/L,0.538±0.040 g/L PHAs。但该菌株不能利用葡萄糖、果糖等单糖作为碳源积累PHAs。以淀粉作为碳源获得的产物的GC和1H-NMR检测结果表明,为聚3-羟基丁酸酯（P（3HB））。产物的凝胶渗透色谱（GPC）和差示扫描量热法（DSC）热性质分析研究结果显示P（3HB）分子量约为66.4 k Da,分散系数约为2.49,玻璃化转变温度为-7.3℃,结晶温度为31.9℃,熔融温度为172.0℃。其次,菌株Massilia sp.UMI-21基因组测序分析结果表明,UMI-21内部不含有质粒且只含有一条染色体,基因组大小为5.3Mb,GC含量为67.06%。基因功能注释结果表明,Massilia sp.UMI-21利用淀粉通过α-淀粉酶Amy A1和Amy A2水解为葡萄糖,通过糖代谢途径生成乙酰辅酶A（Acetyl Coenzyme A）,两个Acetyl Coenzyme A分子被β-酮硫解酶（Pha A）缩合成一个乙酰乙酰辅酶A（Acetoacetyl-Co A）分子,乙酰乙酰-Co A还原酶（Pha B）将Acetoacetyl-Co A还原成3-羟基丁酰-Co A（3HB-Co A）。最后3HB-Co A通过I型PHA合酶PhaC聚合成PHB,该PHA合成途径为典型的I类PHA合成途径。最后,利用自杀质粒敲除法,敲除了Massilia sp.UMI-21中的两个α-淀粉酶基因amy A1、amy A2构建三株基因敲除菌株Massilia sp.UMI-21Δamy A1、Δamy A2和Δamy A1&Δamy A2。PHA淀粉发酵结果表明三株敲除菌都不进行PHA的积累。实时荧光定量PCR表明,amy A1、amy A2基因敲除均导致其转录水平降低,且amy A2基因的敲除会使得amy A1转录水平降低。利用原核表达体系获得Massilia sp.UMI-21 PHA聚合酶PhaC（1.05mg/L）的底物特异性分析结果表明,该酶对3HB-Co A、2HB-Co A和D-lactate-Co A等底物具有聚合能力。本研究结果解明了Massilia sp.UMI-21利用淀粉合成PHA的代谢途径,为该菌株的PHA合成途径改造和扩大规模生产提供参考。