采用系统生物学和信息生物学的方法,构建生物体全基因组代谢网络有助于从全局的角度出发,研究生物体内代谢途径分布和代谢产物的积累,在指导生物体代谢工程实践和工业应用方面具有重要意义。红球菌(Rhodococcus Opacus)PD630是红球菌属中著名的产油细菌,可以广泛利用多种底物作为碳源,转化成油脂储存在体内。PD630具有强大的碳源转化能力,可以在含有纤维素、半纤维素和木质素的工农业废水中良好生长,通过吸收有机物质作为生长需要的碳源,能够有效降低工农业废水污染性。PD630可以在被石油污染的土壤中生长,吸收烷烃和芳香烃化合物作为碳源,有效缓解污染。PD630具有非常强的油脂积累能力,在一定培养条件下,PD630积累甘油三酯(TAG)在体内,最高可达到细胞干重的70%~80%。本课题以PD630全基因组序列信息和注释结果为基础,构建了世界上首个PD630全基因组代谢网络模型。模型构建工作包括三个部分:(一)全基因组注释数据的提取和初等网络的构建;(二)初等网络的人工精炼,包括代谢反应预处理、反应方向的确定、细胞区室的划分及评估机制的建立、代谢反应的补充、反应电荷和质量配平、生物质方程的建立等工作;(三)模型评估与校正,通过FBA计算结果与湿实验结果比较,对模型不断进行校正以提高精度。最终获得的模型包括1384个反应、91个代谢途径、1026个代谢物和1785个基因。其中,模型配置交换反应121个,运输反应153个,拥有基因标注的反应共1127个。以MATLAB平台和Cobra工具箱为基础,对PD630代谢网络进行了模拟分析。模拟工作主要包括:鲁棒性分析,表型相平面分析,脂肪酸、TAG和其它副产物的生产,辅因子化合物的预测,代谢流分析,模拟代谢工程利用木糖,基因必需性分析。