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地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）是能够高效发酵合成聚-γ-谷氨酸的生产菌，不同Mn2+浓度可以影响地衣芽孢杆菌产聚-γ-谷氨酸的构型。目前关于该菌产不同构型的γ-聚-D-PGA（γ-D-PGA）机理方面的研究还不是很透彻。围绕三个L-谷氨酸和D-谷氨酸代谢关键酶，分别为谷氨酸消旋酶（GR）、D-丙氨酸转氨酶（D-DDT）和谷氨酰胺合成酶（GS），以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）KH-2为对照菌株，通过体内体外酶学性质研究、结合基因转录水平术等功能基因组学分析手段，初步阐明了不同Mn2+浓度对地衣芽孢杆菌产不同聚-γ-谷氨酸的机理。 本文分析比较了不同Mn2+浓度对B.licheniformis和S. subtilis产聚-γ-谷氨酸的构型变化。其中对比菌株B.subtilis KH-2，在含有不同的Mn2+浓度（0,0.6,1.2,1.8和2.4 mmol/L）的发酵液中，γ-D-PGA所占的比例稳定（84％-86%），而不同Mn2+浓度下，B.licheniforms WBL-3产γ-L-PGA和γ-D-PGA的比例明显不同。Mn2+浓度为0时，γ-D-PGA仅占22%，当Mn2+浓度为0.6 mmol/L时，γ-D-PGA构型所占的比例最高，达到67%，继续提高Mn2+浓度，发酵液中γ-D-PGA所在的比例出现降低的趋势。 比较两菌三个L-谷氨酸和D-谷氨酸代谢关键酶在Mn2+浓度为0与0.6 mmol/L的体外酶学性质。B. subtilis KH-2中Mn2+并未对三种代谢关键酶起到激活作用，而对于B.licheniformis WBL-3 Mn2+对GR起到一定的促进作用，催化效率Kcat/Km值（18.12±2.90）高于（14.61±2.60）。只有在Mn2+存在时才检测到GS的活性，由于GS催化L-谷氨酸生成L-谷氨酰胺，而GR催化L-谷氨酸转化生成D-谷氨酸，因此，在Mn2+存在下，体系中L-谷氨酸积累减少，而D-谷氨酸积累增加，导致发酵液中γ-D-PGA所占的比例增加。 检测谷氨酰胺合成酶体内酶活。通过HPLC对B.licheniformis WBL-3菌体破碎粗酶液中的GS进行检测。在未添加Mn2+的反应液中未检测到谷氨酰胺的生成，而Mn2+存在的反应液中，则检测到0.71 mmol/L的谷氨酰胺生成。以上结果与体内酶活实验吻合，近一步说明了B.licheniformis WBL-3菌体内积累的L-谷氨酸浓度降低，使得γ-D-PGA比例增加。 实时荧光定量PCR分别检测了B.licheniformis中合成γ-D-PGA相关基因（谷氨酸消旋酶编码基因racE、D-丙氨酸转氨酶编码基因dat和谷氨酰胺合成酶编码基因gltA）体内转录水平，结果显示，在Mn2+作用下racE转录水平是无Mn2+的2.16倍，dat的转录水平是无Mn2+的4.44倍，gltA的转录水平是无Mn2+的1.84倍。由此可见，B.licheniformis WBL-3中L-谷氨酸代谢基因和D-谷氨酸合成基因的转录水平在Mn2+存在条件下均高于无Mn2+，进一步证实了Mn2+的存在，使得体系中D-谷氨酸积累增加，导致发酵液中γ-D-PGA所占的比例增加。