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本文围绕核黄素生物合成反应,研究了异源核黄素操纵子的扩增对工程菌核黄素合成的影响。在此基础上,对产核黄素枯草芽孢杆菌进行了代谢工程改造:通过在宿主菌株中分别扩增zwf基因,缺失ptsG基因,表达异源vgb基因等手段,构建了一系列产核黄素枯草芽孢杆菌基因工程菌。本文得到的主要结果如下:利用生物信息学原理从已经完成全基因测序的三种微生物（B. cereus ATCC 10987, B. cereus ATCC 14579和Geobacillus stearother mophilu）中寻找核黄素操纵子序列,对其进行核黄素操纵子基因的注释。通过核黄素缺陷型菌株的营养互补实验,证实了三种异源核黄素操纵子能够在枯草芽孢杆菌中表达。通过在B. subtilis RH13中表达三种不同的P43-rib（异源操纵子）,发现蜡样芽孢杆菌（B. cereus ATCC 14579）核黄素操纵子对枯草芽孢杆菌核黄素产量的影响最大。将含有P43-ribB.cereus ATCC 14579的片段整合到B.subtilis RH33染色体上得到的工程菌B. subtilis PY,在含8 %葡萄糖的发酵培养基中核黄素产量达到4.3 g/l,与出发菌相比提高了近27 %。在此基础上,研究了在工程菌B. subtilis PY中过量表达zwf基因（编码6-磷酸葡萄糖脱氢酶）对菌体核黄素合成的影响。实验结果表明:zwf基因的过量表达增加了PP途径的通量,提高了核黄素合成前体物5-磷酸核酮糖（Ru5P）的胞内浓度,在含8 %葡萄糖的发酵培养基中核黄素产量达到5.4 g/l与出发菌相比提高了约25 %。其次,考察了缺失工程菌B. subtilis PY的ptsG基因对其生理和核黄素产量的影响。实验结果表明:该基因的缺失降低了菌株对葡萄糖的吸收速率,EMP和TCA耦联性加强,在一定程度上减少了发酵副产物的大量积累,最大限度地将反应底物转化为菌体和目标产物。在含8 %葡萄糖的发酵培养基中最高菌体浓度增加22%,核黄素产量提高达到5.1 g/l,与出发菌相比提高了19 %,但与此同时发酵周期由48 h延长至72 h。对工程菌及其出发菌通量分布的计算结果表明:ptsG基因缺失的工程菌减少了EMP途径的通量,增强了TCA途径的通量,弱化了溢流代谢,底物转化率由出发菌的0.01 mol核黄素/mol葡萄糖提高到0.016 mol核黄素/mol葡萄糖。最后,本文研究了在B. subtilis PY中表达vgb基因对工程菌生理和核黄素产量的影响。实验结果表明:vgb基因的表达提高宿主菌氧化磷酸化效率,ATP/ADP由出发菌的1.3增加到工程菌的3.2。含vgb基因的工程菌在5 l发酵罐中流加发酵48 h,发酵结果显示菌体浓度增加28 %,核黄素产量达到13.3 g/l,比出发菌核黄素产量提高了约20 %。工程菌及其出发菌通量分布的计算结果表明:vgb基因的表达使工程菌PP途径通量增加,有效调节EMP途径和TCA循环途径的耦合性,在一定程度上消弱了溢流代谢。