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20（S）-原人参二醇（protopanoxadiol,PPD）是人参和西洋参中达玛烷型人参皂苷的前体,其本身也具有较强的抗肿瘤、抗抑郁和抗氧化活性。本文以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为生产底盘,结合代谢工程与合成生物学的相关技术手段,分别从关键酶工程改造、代谢途径优化与平衡、辅因子调控及细胞活力提升的角度构建并优化了合成PPD的酿酒酵母细胞。研究结果如下:PPD合成途径中,达玛烯二醇（Dammarenediol II,DMD）的转化效率较低,表明细胞色素P450氧化酶类的PPD合成酶（PPDS）为该途径的限速步骤。基于电子自给的脂肪酸羟化酶CYP102A1的灵感来源,通过改造PPDS跨膜结构域和构建人工PPDS-ATR1融合蛋白质,使PPDS催化效率提高了4-5倍,DMD的转化效率达到96.8%。通过调节PPDS-ATR1融合蛋白基因的拷贝数,平衡DMD转化效率与胞内ROS的水平,5 L发酵过程的PPD产量达到1.44 g/L。PPDS与ATR1催化释放的ROS与高浓度的乙醇压力所产生的ROS会对酵母细胞活性产生影响,不利于PPD的高效合成。为此,对细胞壁合成调控基因SSD1进行过表达提高乙醇耐受性,使ROS含量减少24.7%。在此基础上过表达氧化压力响应基因YBP1,使ROS含量减少75.2%,细胞活力由71.3±1.3%提高到88.3±1.4%（84 h）。建立了基于碳源阶段控制的双阶段补料发酵过程,5 L罐发酵过程中,菌株W3a-ssPy的PPD产量达到4.25±0.18 g/L。利用乙醇诱导的高强度启动子,过表达MVA途径全部基因使胞内DMD、鯊烯和FPP严重积累。将酿酒酵母的2,3-氧化鲨烯合酶ERG1突变为ERG1K311R以提高其蛋白稳定性,并与其还原酶CPR共表达于酿酒酵母中可缓解鯊烯积累。同时高表达PPDS-ATR1使PPD产量由212.1 mg/L提高到432.6 mg/L。构建了基于四环素阻遏蛋白TetR-TetO系统的阻遏型启动子,从不同程度上抑制酵母细胞羊毛甾醇合酶ERG7的表达,这使PPD产量达到512.3 mg/L。进一步提高胞质内乙酰辅酶A的供应,高表达了Salmonella typhi来源的ACSSEL641P使PPD产量达到614.3 mg/L。在5 L罐小试中,乙醇为单一碳源补料条件下,菌株WLT-MVA5的PPD产量达到8.09±0.25g/L,为目前报道的最高水平。为了提高乙醇的利用效率,构建了用于PPD生产的整合生物过程,该整合生物过程通过回收下游提取过程中的溶剂乙醇,作为发酵过程中的碳源,降低PPD生产过程中的生产成本。整合过程中回收的乙醇总量可以满足81.3%的乙醇用作发酵碳源。另外,这一整合的生物过程生产的PPD纯度为91%,产品收率由75%提高到85.78%。