近几年,由于合成生物学在构建具有明确和可控性质的微生物方面取得的较大进展,使得人工合成混菌体系的设计和构建成为国内外专家的研究热点之一。2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)是维生素C的前体,目前,国内外学者提出了多种提高Ketogulonicigenium vulgare菌株产2-KGA的策略,其中利用伴生菌以混菌形式共同培养时,可显著促进K.vulgare的产酸能力。K.vulgare菌株的生长和产酸劣势之一来源于自身所不能承受的氧化胁迫,而伴生菌的加入能抵抗K.vulgare菌株所受到的这种氧化胁迫的影响,进而能明显改善这种情况。例如伴生菌可通过释放代谢物供K.vulgare菌株利用,亦或诱导增加K.vulgare菌株中某些抗氧化基因的表达,因此2-KGA的产量才有很大的提升。本文以促进K.vulgare菌产酸为核心,为K.vulgare构建了一株新的伴生菌,设计构建出一个新的2-KGA混菌发酵体系。L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,L-AA)由于其强大的抗氧化活性常被细胞用于抵御自身氧化胁迫,因此,本文首先构建一株可以产L-AA的酵母菌株,并将其作为K.vulgare的新伴生菌,构建一个新的2-KGA混菌发酵体系。L-AA的生物合成共需10步生物催化反应实现,其中第1-5步(即D-葡萄糖到GDP-DMannose)在酿酒酵母体内能自发进行,本研究将第6-10步合成路径中各基因通过8种不同的组合方式导入酿酒酵母CEN.PK2-1c和CEN.PK2-1d,成功构建了16株L-AA生产菌,并且发现不同的基因组合方式和底盘细胞交配型均能影响L-AA的合成,最终筛选得到了一株的L-AA产量达到3.7 mg/L的菌株(C-1c),并以此作为K.vulgare产酸的新伴生菌,设计和构建了一个新的生产2-KGA的人工合成混菌体系。通过接种比例、发酵培养基成分和培养条件优化,该混菌体系2-KGA的产量达到14.33 g/L,糖酸转化率为66.48%;显著高于K.vulgare单菌产生的9.07 g/L 2-KGA,产酸量提高了58%,糖酸转化率提高了24.4%。与K.vulgare单菌相比,K.vulgare菌株在新的人工合成混菌体系中与2-KGA代谢相关的基因SSDA1、SSDA2、SSDA3和SSDB的表达分别提高了1.62、1.64、1.47和1.73倍,SNDH的表达提高了1.74倍;与抗氧化相关的基因GPD、CAT以及SOD在基因组和质粒上的表达分别提高了1.45倍、2.84倍、2.67和1.82倍,这些基因表达量的上调进一步说明了构建的产L-AA酵母促进K.vulgare菌株生产2-KGA代谢通路的强度。该研究为进一步解析伴生菌与K.vulgare菌株相互作用机制提供了新见解,也为优化人工混菌体系的设计与构建提供了新思路。