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石油不仅是一种能源,而且还可以用来合成多种化工原料。然而石油资源的枯竭以及开采过程中带来的环境污染问题,受到了人类广泛的关注与重视。人们越来越需要开发一种新的可持续生产工艺,用于生产一些化学衍生产品。代谢工程是一种很有前途的替代方法,在本研究中,我们实现了两种重要化合物苯酚和戊烯二酸的新的微生物合成方法。本实验中,在大肠杆菌中设计了一个新的苯酚生物合成途径,实现了苯酚利用可再生碳源的生产。通过对脱羧酶进行表达和纯化,体外实验测定其作用于水杨酸的动力学参数。在生物转化的研究中,通过体外添加水杨酸,苯酚的产量可以达到1154.53mg·L-,之后实现了苯酚的从头合成。苯酚产量的提高是通过增强上游的莽草酸途径和调节基因的表达水平来实现的。对于苯酚的生产,大肠杆菌QH4相对于BW25113是更好的菌株,摇瓶实验数据显示苯酚的产量可达到405.63mg·L-1。之后是对发酵条件进行优化,苯酚的产量提高了16.4%,最终产量是472.13mg·L-1。这一研究提供了一种可持续的生产苯酚的方法。通过查阅大量的文献,在大肠杆菌中设计了一条新的戊烯二酸生物合成途径,这条生物合成路径涉及到7个基因的表达,最终实现了从葡萄糖出发的戊烯二酸的生物合成。实验首先对路径中所涉及的酶进行了表达和纯化,在体外实验测定其对相应底物或者类似底物的动力学参数。接下来就是在生物体内的转化研究,体外添加水杨酸,戊烯二酸的产量可以达到72.81mg·L-1。从头合成实验选用大肠杆菌BW25113作为宿主细胞,戊烯二酸的产量可以达到18.08mg·L-,选用QH4菌株作为宿主细胞进行发酵实验,戊烯二酸的产量能够达到25.46mg·L-1。为了进一步提高戊烯二酸的产量,实验进行了基因的整合,将NahG和C230这两个基因整合在大肠杆菌QH4的基因组上,发酵数据显示与未整合的宿主菌相比,戊烯二酸的产量提高了将近40%,产量达到35.31mg·L-1。这一研究提供了一种有前途的生产戊烯二酸的方法。本研究的意义在于：不仅以大肠杆菌中莽草酸降解途径为背景设计了新的生物合成苯酚和戊烯二酸的路径,而且应用合成生物学中的一些调控策略有效提高了目的产物的产量。