1,3-丙二醇（1,3-propanediol,1,3-PDO）和1,2,4-丁三醇（1,2,4-butanetriol,BT）均是应用广泛的高附加值化工产品。克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）在利用甘油和木糖共底物发酵产1,3-PDO过程中虽然可增加还原力和产量,但存在木糖利用低、底物成本高等问题,而甘油和木糖共底物发酵产1,3-PDO和BT不仅可有效解决上述问题,还可增加产值、降低发酵成本。本研究在K.pneumoniae中构建一条BT合成途径、代谢改造BT合成途径、减弱碳代谢物阻遏效应以提高重组K.pneumoniae联产1,3-PDO和BT能力。为实现1,3-PDO和BT的联产,在产1,3-PDO的K.pneumoniae ZG25中过表达来自新月柄杆菌的xdh、乳酸乳球菌的kivD、大肠杆菌的yjhG构建BT合成途径,发酵结果显示BT产量为1.8 g·L^-1。优化摇瓶水平下的培养条件和培养基,当诱导时间2 h、接种量1%、转速200 r·min^-1和加入10 g·L^-1碳酸钙控制pH,木糖和葡萄糖浓度分别为30g·L^-1和10 g·L^-1,基础培养基为1.5倍LB时BT产量提高83%达3.3 g·L^-1,添加甘油和无机盐等后,实现联产1,3-PDO和BT,产量分别为18.1 g·L^-1和3.3 g·L^-1。进一步代谢改造强化产物合成,采用弱化木糖分支代谢、阻断BT合成途径中的副产物途径、减弱碳代谢物阻遏效应等策略,分别敲除木糖异构酶基因xylA、xylA2,苯乙醛脱氢酶基因feaB,醛脱氢酶基因aldB,2-酮酸还原酶基因ycdW、ycdW2,磷酸葡萄糖转移酶系统EIICB^Glc蛋白编码基因ptsG,磷酸葡萄糖异构酶基因pgi,发酵结果显示:单独敲除xylA、xylA2、feaB、aldB、pgi均可促进BT合成,重组菌BT产量分别达到4.5g·L^-1、4.4 g·L^-1、3.9 g·L^-1、3.6 g·L^-1、3.9 g·L^-1,较K.pneumoniae ZG25-BT提高36%、33%、18%、9%、18%;发酵结果表明ycdW、ycd W2、ptsG的缺失均不利于1,3-PDO和BT的联产。多策略改造菌株,强化1,3-PDO和BT的联产,对xylA、feaB、aldB、pgi进行组合敲除,摇瓶水平上1,3-PDO和BT产量分别为18.9 g·L^-1和5.8 g·L^-1,在5 L发酵罐上初步培养优化,重组菌1,3-PDO和BT产量分别为39.9 g·L^-1和14.8 g·L^-1。上述研究表明,在K.pneumoniae中构建一条BT合成途径、代谢改造BT合成途径、减弱碳代谢物阻遏效应等多策略的使用可有效提高K.pneumoniae联产1,3-PDO和BT能力,为利用多种廉价底物联产高附加值产品奠定基础。