在饲料中添加适量抗生素,可促进养殖牲畜的生长,提高动物饲料的利用率,同时还可以在一定程度上防治牛、羊等农用牲畜的肠道类疾病。但同样也具有抗生素药物残留体内及被抑制菌株耐药性等相关的负面问题,对牲畜、人类乃至自然环境都具有极大的影响。面对目前饲料行业中抗生素滥用等问题,饲料中的抗生素遭到全面禁用,养殖牲畜的生产性能明显下降,牲畜因病死亡率逐步上升,这都严重的影响到了养殖等相关农业生产水平。因此,研制生态友好且具备高效能的抗生素替代物已刻不容缓。苯乳酸是一种结构稳定的酸性物质,天然环境中多由乳酸菌菌株代谢分泌产生,可抑制革兰氏阴性、阳性菌株及真菌的生长。苯乳酸作为一种天然无害的添加剂,已成为新型抗生素替代品被广泛利用于食品、药品、工业与农业生产等行业中。苯乳酸是手性化合物,制备高纯度的手性单体对医药和食品工业生产非常重要,而在制备方法中,苯乳酸生物合成方式因高转化率与环境友好等优点而引发关注。因此,随着市场需求的不断增加,对高产苯乳酸生产菌的选育及合成酶生物改造具有重要意义。本研究从苯乳酸生产菌菌株Lactobacillus plantarum TK9入手,通过对其全基因组测序结果进行分析,以大肠杆菌作为表达系统,克隆并筛选了苯乳酸生物合成中的高表达关键酶乳酸脱氢酶基因,并优化了以苯丙酮酸为前体的大肠杆菌全细胞催化生成苯乳酸条件,初步增加了苯乳酸的产量。因表达菌株大肠杆菌存在生物安全性与底物苯丙酮酸价格昂贵等问题,不适于工业生产。研究进而选择更为安全且构建方法简单成熟的Bacillus licheniformis 2709为出发菌,针对苯乳酸代谢前体苯丙氨酸的代谢途径,对其芳香族氨基酸的生物代谢途径进行了改造。通过敲除邻氨基苯甲酸合酶及T-预苯酸脱氢酶的编码基因trp E和tyr A片段,抑制色氨酸和酪氨酸的合成。敲除菌进而表达乳酸脱氢酶,实验验证了酶的整合表达效果好于游离表达,获得一株稳定表达菌株苯乳酸产量最高达1.12 g/L。考虑到作为苯乳酸生产菌株的地衣芽孢杆菌发酵培养条件仍需改进,探讨添加葡萄糖与苯丙氨酸的条件下,去除培养基中不溶物,最终获得苯乳酸产量达2.09 g/L,为对照原始发酵培养基培养苯乳酸产量的1.87倍。此方法大大提高了苯乳酸的产量并节约工业生产成本,为构建苯乳酸高产菌株定向选育与高效生物合成提供了一个新方法。考虑苯乳酸的抑菌能力存在一定局限性,实验从现有的菌库入手,同时寻找其他的抗生素替代品。根据以往报道筛选出具有抑菌活性的16株菌株,针对其中具有最高抑菌活性的菌株谷糠乳杆菌及哈尔滨乳杆菌进行全基因组测序,对其基因功能模块与表达调控原件间的分析与筛选,统计具有抗菌免疫等相关具有抗生素替代品性能的新型调控基因元件,为未来相关抗菌活性物质的高效生产及有效合成元件获取提供理论依据。