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乙偶姻（Acetoin,AC）自然地存在于葡萄酒、蜂蜜、可可、黄油、咖啡、草莓和虹醋栗等物质中,是国家规定允许使用的食品香料。乙偶姻分子中存在一个不对称碳原子,具有R型和S型两种对映体。乙偶姻可以作为药物合成的中间体,在药物合成以及食品添加剂的合成中有着重要的应用。手性纯的乙偶姻可用于合成一种新的有光学活性的α-羟基酮类衍生物,还能合成液晶材料,如手性的近晶材料和向列材料。2,3-丁二醇（2,3-butanediol,2,3-BD）广泛应用于化工、食品、燃料以及航空航天等各个领域,具有光学活性的2,3-BD除了以上用途外,由于具有低冰点（—60℃）,可用作防冻剂;另外,由于具有手性碳原子,其在不对称合成中也有重要用途。通过发酵生产,很难得到手性纯的乙偶姻,本论文的主要目的是通过基因工程的方法实现手性乙偶姻及（2S,3S）-2,3-BD的生产,整个研究主要通过双基因共表达和基因敲除两条思路来实现。枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168基因组中ydjL基因经过序列比对,推测其编码一种（2R,3R）-2,3丁二醇脱氢酶（2R,3R-BDH）,该酶以NAD为辅酶能够催化（2R,3R）-2,3-BD生成（3R）-乙偶姻（（3R）-AC）,催化meso-2,3-BD生成（3S）-乙偶姻（（3S）-AC）,但是对于（2S,3S）-2,3-BD没有催化活性。短乳杆菌Lactobacillusbrevis中的NADH氧化酶（NOX）在催化NADH氧化生成NAD+的同时生成H2O,可以用来实现辅因子的再生。本论文构建了共表达2R,3R-BDH和NOX的大肠杆菌Escherichia coli BL21（pETDuet-ydjLnox）,首先对共表达菌株催化反应的条件进行了优化,在最优的反应条件下,以3.0gl-1干细胞作为催化剂,经过12小时的反应,以43.0g/l的meso-2,3-BD作为底物,得到（3S）-AC的终浓度为36.7gl-1;以45.0gl-1的（2R,3R）-2,3-BD作为底物,得到（3R）-AC的终浓度为41.8gl-1,两者的ee值均达到96%,产量为至今报道的最高值。该共表达转化子还可以用于（2S,3S）-2,3-BD的手性拆分,从20.0gl-1的2,3-BD（meso-BD 75.0%,2R,3R-BD12.6%,2S,3S-BD 12.4%）,经过10小时的反应,可以得到2.4gl-1的（2S,3S）-2,3-BD。研究结果显示,由于辅因子再生体系的加入,该共表达转化子可以用来进行手性乙偶姻及（2S,3S）-2,3-BD的高效生产。在B.subtilis 168中,BDH的存在是导致产物乙偶姻手性不单一的原因。本研究的另一条思路是通过敲除B.subtilis 168中的ydjL基因来实现手性纯（3R）-AC的生产。实验中首先通过PCR得到了ydjL基因的两个片段,然后分别完成了这两个片段与整合载体PMUTIN4的正确连接;通过条件优化,得到了针对于B.subtilis 168较优的电转条件。但最终未得到目的转化子。