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木糖是木质纤维素水解液中含量仅次于葡萄糖的单糖。目前,木糖广泛用于生产多种化学品,比如燃料乙醇、燃料丁醇、乙偶姻、PHA等。最新的研究发现,木糖生产来源于乙酰辅酶A的物质的能力优于葡萄糖。乙酰辅酶A是类异戊二烯化合物合成的前体,研究发现利用木糖生产类异戊二烯比葡萄糖更加高效。本文构建了以木糖为碳源生物合成三萜化合物原人参二醇(Protopanoxadiol,PPD)的酿酒酵母菌株,并对工程菌株利用木糖和葡萄糖的发酵效能进行对比分析。首先,以原人参二醇合成菌株WLT为出发菌株,导入XR-XDH木糖代谢模块,得到能够代谢木糖生产原人参二醇的WLT-2菌株;进而导入PP途径优化模块得到WLT-3菌株,使其木糖代谢速率加快。研究结果发现,WLT-2、WLT-3在以木糖为单一碳源发酵的PPD产量分别为72.32 mg/L和93.65 mg/L;而在以葡萄糖为单一碳源发酵的PPD产量分别为17.94 mg/L和18.11 mg/L。WLT-2和WLT-3木糖发酵PPD产量比葡萄糖分别高3.03倍和4.17倍。然后,以酿酒酵母W303-1A为出发菌株,从头构建木糖代谢模块、PP途径优化模块、达玛烯二醇合成模块和原人参二醇合成模块,得到工程菌株GW6。以混糖和葡萄糖为碳源分别对GW6进行发酵,PPD产量为11.16 mg/L和8.75mg/L。尽管混糖发酵的产量与葡萄糖相近,但是混糖发酵的产率为0.564 mg PPD/g total sugar,是葡萄糖产率0.219 mg PPD/g glucose的2.575倍。最后,从木糖代谢途径、MVA途径、中心碳代谢和辅因子平衡角度对GW6菌株进行优化。发现以NADH激酶POS5调节辅因子平衡使得GW6混糖发酵下PPD产量提高3.55倍,达到50.78 mg/L,是葡萄糖发酵产量的1.91倍。以该菌株进行5L罐发酵,混糖条件下PPD最终产量达到152.37 mg/L,是葡萄糖发酵的2.58倍。可见,木糖相较于葡萄糖生产PPD有着更大的优势及潜力,将利用木糖和代谢工程手段相结合,能够实现PPD更高水平的生产。