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维生素K2是人们日常饮食中必不可少的营养成分,七烯甲萘醌（Menaquinone-7,MK-7）为其重要形式。MK-7具有促进人体骨代谢和凝血因子生成的作用,可用于预防骨折和治疗维生素K缺乏导致的出血性疾病。目前,工业上合成MK-7的方法主要是化学合成法,但该方法需要额外进行分选纯化才能得到具有生物活性MK-7形式,生产成本高。利用微生物发酵法可以直接得到具有生物活性的MK-7,与化工合成法相比降低了污染,减少了工艺流程。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）作为革兰氏阳性模式微生物,其遗传背景清晰,基因改造方法成熟。在前期研究中,本实验室对野生型菌株Bacillus subtilis 168的胞内代谢途径进行了模块化改造并构建出一株高产MK-7的重组菌株BS21,摇瓶发酵实验的MK-7的产量达244 mg·L-1,同时发现BS21中甲基赤藓糖醇-4-磷酸途径（Methylerythritol-4-phosphate pathway,MEP pathway）可能是MK-7合成的限速步骤。MEP途径是枯草芽孢杆菌合成MK-7侧链结构的唯一途径,因此MEP途径的表达强度对MK-7的生物合成有重要影响。本研究以BS21为出发菌株,对MEP途径基因的表达强度做了不同梯度的强化,以期得到该途径的最优表达强度。研究结果如下:（1）利用表达强度较高的组成型启动子P43对MEP途径中的五个基因进行了不同表达强度的组合,获得25株MEP途径基因表达强度不同的重组菌株,其中重组菌株BS21DFH在7天摇瓶发酵实验中合成MK-7的产量达370 mg·L-1。随后以重组菌株BS21DFH为出发菌株,利用高表达强度的组成型启动子P556对MEP途径关键基因ispE、ispG和ispH的表达强度进行了强化,得到4株重组工程菌,其中BS21DFH5G在7天摇瓶发酵实验中MK-7产量达394 mg·L-1,较出发菌株BS21提高61%。（2）对MK-7高产菌株BS21DFH5G的摇瓶发酵培养基组分进行优化,得到最优培养基配方为葡萄糖30 g·L-1、蔗糖70 g·L-1、大豆蛋白胨50 g·L-1、磷酸二氢钾0.06g·L-1,在此条件下重组菌株BS21DFH5G的MK-7产量为403 mg·L-1。随后利用300 m L八联微型反应器优化发酵过程控制参数,最优的反应器控制参数为温度40℃、通气量2 vvm和初始pH 7.0。在此反应条件下,BS21DFH5G在300 m L反应器中MK-7最高产量为188 mg·L-1。（3）分别在5 L、15 L反应器中进行重组菌株BS21DFH5G分批补料发酵实验,经过120 h发酵,MK-7的产量分别为199 mg·L-1和245 mg·L-1。