可得然胶（Curdlan）是主要由土壤杆菌属（Agrobacterium）菌株在氮源受到限制的条件下产生的,一种线性且不溶于水的中性胞外多糖。可得然胶因其独特的凝胶性质在食品、医药、建筑、净水等领域都有着广泛的应用价值,但目前对于可得然胶合成的调控机制认识还不够透彻。为完善可得然胶合成的调控网络,本文通过同源重组法构建谷氨酰胺合成,甲硫氨酸合成及碳源储存颗粒合成通路的相关基因敲除株,通过对敲除株的发酵代谢曲线分析、转录组学与代谢组学等多组学分析来对氨基酸和碳源储存颗粒影响可得然胶合成的分子机制进行探究。主要结论如下:（1）谷氨酰胺合成酶基因影响可得然胶合成的分子机制本文通过对土壤杆菌CGMCC 11546的谷氨酰胺合成酶基因敲除株ΔglnA的可得然胶发酵代谢曲线进行表征,发现其可得然胶产量下降93.37%,同时细胞生长、蔗糖和氨氮利用受损。为探究glnA调控可得然胶合成的分子机制,通过ΔglnA转录组分析,发现发酵24 h时ΔglnA中的蔗糖转运系统、血红素（heme）合成通路、电子传递链（Electron transport chain,ETC）等相关基因表达下调,说明缺失glnA基因会影响血红素合成和电子传递链上氧化磷酸化水平,进而影响细胞生长和能量合成。此外,发酵36 h的代谢组结果显示ΔglnA菌株中黄素腺嘌呤二核苷酸（Flavin adenine dinucleotide,FAD）和腺苷二磷酸（Adenosine diphosphate,ADP）大量堆积,说明此时细胞中能量供应不足。而添加FAD运转的底物琥珀酸钠可促进FAD转化为FADH2以促进电子传递链的进行,提高细胞内ATP的合成,从而可以恢复ΔglnA部分可得然胶的产量。此外,在ΔglnA敲除株中过表达glnA基因可以提高其可得然胶产量（高于野生株18%）。综合上述,glnA基因通过调控血红素合成和电子传递链等调控ATP的合成,进而影响可得然胶的合成。（2）甲硫氨酸合成通路调控可得然胶合成的分子机制本文构建了甲硫氨酸合成通路的相关基因Δlas I,ΔmdeA,ΔmetA敲除株,通过测定相关基因敲除株的可得然胶发酵代谢曲线发现,ΔmdeA,ΔmetA,ΔmetH,ΔmetZ敲除株可得然胶产量显著下降,分别降低78.92%、77.31%、60.38%、83.89%;且4株敲除菌株的蔗糖和氨氮利用均受损,细胞内ATP含量也显著降低。由于实验室前期研究发现ΔmetH和ΔmetZ菌株FAD和ADP大量累积,在此添加FAD运转底物琥珀酸钠可以促进4株敲除株的ATP合成,以提高敲除株可得然胶产量,但不足以回升到野生株水平;添加FAD运转抑制剂丙二酸单乙酯钾盐可以抑制可得然胶的合成,进一步揭示了FAD在可得然胶合成中的重要作用。实验室前期实验结果显示ΔmetH和ΔmetZ菌株的甲硫氨酸、甘氨酸和天冬氨酸严重缺乏,且三种氨基酸存在相互转化关系,本文添加甲硫氨酸、甘氨酸和天冬氨酸可以提高4株敲除株的可得然胶产量,且其中甲硫氨酸起主要作用。综合上述,甲硫氨酸合成通路可以通过调节细胞内ATP的供应来调控可得然胶的合成。（3）碳源储存颗粒合成基因影响可得然胶合成的分子机制本文通过分析CGMCC 11546菌株在生长期（发酵7 h）和产胶期（发酵24h）的转录组数据发现,在产胶期糖原合成基因表达上调,合成聚β-羟丁酸（Poly-β-hydroxybutyrate,PHB）通路基因表达下调。为探究糖原和PHB合成对可得然胶合成的是否具有重要作用,首先通过同源重组法构建糖原合成酶基因glgC和PHB合成酶基因phbC的敲除株ΔglgC,ΔphbC,以及双敲株ΔglgC-phbC。通过表征其可得然胶发酵代谢曲线发现,ΔglgC、ΔphbC和ΔglgC-phbC敲除株的蔗糖和氨氮利用率均下降,且可得然胶产量分别降低53.90%、95.01%和89.31%,可见糖原和PHB合成对可得然胶合成具有重要作用,且PHB合成的影响更为显著。为进一步探究phbC调控可得然胶合成的分子机制,本文对ΔphbC菌株的转录组和代谢组进行分析。结果发现其糖代谢发生变化,表明PHB通过调控糖代谢水平来因影响可得然胶合成,但其具体调控机制还有待于进一步的分析。综上所述,本文以土壤杆菌CGMCC 11546为研究对象,对氨基酸包括谷氨酰胺、甲硫氨酸和糖原及PHB两种碳源储存颗粒影响可得然胶合成的分子机制进行了探究,为完善土壤杆菌合成可得然胶的调控网络和菌株遗传改造奠定了理论基础。