苏氨酸(Threonine)是人和动物进行生命活动必需的八种氨基酸之一,广泛用于农业、医药和食品等行业。随着苏氨酸市场规模的稳步增长和利润率的下降,尽快提高菌种生产水平尤为重要。理性设计和代谢工程改造是提高菌种水平的重要方法,但是确定进一步改造的有效靶点非常困难;传统的随机诱变和筛选方法效率较低。已有少数利用生物传感器实现高产菌株高通量筛选的报道,但到目前为止并无苏氨酸生物传感器的报道。本研究将构建苏氨酸生物传感器,并应用于苏氨酸高产菌株的高通量筛选。本实验室前期的蛋白组分析发现Escherichia coli MG1655在添加不同浓度苏氨酸的培养基中生长时,细胞因响应环境变化,其胞内蛋白表达水平发生变化。本课题首先对该蛋白组数据进行分析,并挑选出受苏氨酸诱导的目标基因及其启动子。以LacZ为报告基因,以胞外添加苏氨酸和胞内自身合成苏氨酸为诱导物,对目标启动子进行了诱导性实验测试,发现在苏氨酸生产菌株ThrH中融合启动子cysJHp受苏氨酸诱导。然后构建了以绿色荧光蛋白egfp或四环素抗性基因tetr为输出信号的受cysJHp控制的苏氨酸诱导型生物传感器,并利用流式细胞仪验证了基于egfp的生物传感器对苏氨酸浓度的响应性。之后将cysJHp-egfp生物传感器应用于苏氨酸生产菌株ThrH突变库的高通量筛选,基于荧光的细胞分选初步获得了 465株突变株,经过深孔板发酵验证和高效液相检测进一步得到44株高产菌株,挑取3株突变株进行了 5L发酵罐发酵验证,其中ThrH-27总酸比出发菌株提高了 8.14%,转化率(W/W)提升了 7.24%;而随机挑选的对照组没有得到产量提升的突变菌株。该工作表明利用基于苏氨酸生物传感器的高通量筛选方法阳性克隆筛选效率显著高于随机筛选方法。本研究构建了一种高效的高通量筛选方法,利用由代谢物诱导型启动子和信号基因构成的生物传感器可以用于筛选其它代谢物高产菌株。