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L-色氨酸作为人和动物的必需氨基酸之一,在食品、饲料、医药和化工等方面有着广阔的应用前景。而且随着L-色氨酸应用范围的不断开拓,促使L-色氨酸的需求量日益剧增。随着系统生物学、合成生物学和代谢工程等技术的持续进步,整合各类组学信息,为L-色氨酸生产菌种的改良提出更准确全面的策略。研究发现,大肠杆菌L-色氨酸生物合成过程中的弱化系统及转运系统对细胞是否能够大量积累目标产物L-色氨酸非常关键。本研究正基于此,在实验室前期获得的高产L-色氨酸工程菌的基础上,针对L-色氨酸生物合成中的弱化子TrpR和L-色氨酸的转运蛋白TnaB进行修饰,获得新型L-色氨酸的工程菌株,并结合单因素及多因素的发酵培养基和工艺优化,获得L-色氨酸产量明显提高的新型工程菌株,并成功实现50L罐的补料分批发酵验证工作。主要研究内容如下:1.利用Red系统介导重组技术,敲除原始工程菌株染色体中trpR,tnaB基因,分别构建trpR,tnaB单基因敲除菌株以及trpR/tnaB双基因敲除菌株,探究基因敲除后的菌株对L-色氨酸产量的影响。结果显示,trpR/tnaB双基因敲除菌对合成L-色氨酸影响最大。2.在原有培养基基础上,对改造获得的新型L-色氨酸工程菌株进行单因素和多因素的摇瓶发酵培养基优化,获得L-色氨酸最优发酵培养基,与原始培养基相比,产酸量提高了 45.3%。3.在摇瓶发酵培养基和工艺优化的基础上,对修饰改造菌株进行了 50L罐的补料分批发酵,通过控制发酵液中溶氧,pH以及葡萄糖浓度等参数实现修饰菌株发酵液中L-色氨酸最高浓度可达38.0g/L,较原始工程菌株提高13.4%。