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作为一种重要的生物基产品,2,3-丁二醇受到了研究者们的广泛关注。2,3-丁二醇在生产生活中具有很多实际应用,如制备增塑剂、合成橡胶、熏蒸剂、抗冻剂、能源添加剂等,尤其是光学纯的2,3-丁二醇更可以用于医药中间体、航空材料等高端领域。本课题将粘质沙雷氏菌MG1作为原始菌,对该菌株产生的2,3-丁二醇异构体进行了研究,并利用基因工程手段对MG1进行了改造,为其生产具有光学活性的(2R,3R)-2,3-丁二醇奠定了基础。主要研究内容和研究结果如下:1、粘质沙雷氏菌MG1中2,3-丁二醇异构体的形成途径推断。气相检测粘质沙雷氏菌MG1的发酵产物,发现该菌株能够产生三种2,3-丁二醇异构体:meso-2,3-丁二醇、(2S,3S)-2,3-丁二醇和(2R,3R)-2,3-丁二醇,其浓度分别为30.58 g/l,0.92g/l和0.67g/l, meso-2,3-丁二醇的光学纯度为95.07%。在slaC的缺失菌MG1-slaCm中仍存在着少量的meso-2,3-丁二醇和(2R,3R)-2,3-丁二醇,且(2R,3R)-2,3-丁二醇的含量略高,同时乙偶姻的含量变得很高,由此可以推断在MG1中还存在另外的脱氢酶,且该酶在MG1中的活性并不高,负责产生meso-2,3-丁二醇和(2R,3R)-2,3-丁二醇,最终推断出了 2,3-丁二醇异构体的形成途径。2、构建生产(2R,3R)-2,3-丁二醇的基因工程菌。首先,在枯草芽孢杆菌168中克隆得到(2R,3R)-2,3-丁二醇脱氢酶基因,并将MG1的2,3-丁二醇脱氢酶基因的启动子和该基因成功构建到pUC19中,转化到MG1-slaCm中,得到MG1-slaCm-dBDH菌株。检测该工程菌的发酵产物发现,其能够产生较大量的(2R,3R)-2,3-丁二醇和meso-2,3-丁二醇,其浓度分别为27.42g/l和0.75g/l,而乙偶姻的含量降低很多。(2R,3R)-2,3-丁二醇的光学纯度超过97%,说明该工程菌成功构建,并可用于光学活性(2R,3R)-2,3-丁二醇的生产。