聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates,PHAs）是一类生物制备型的绿色环保可降解塑料,具有与传统石油基塑料（如聚丙烯）类似的材料学性质,是理想的传统塑料替代品。利用微生物发酵合成PHAs是目前工业规模化生产PHAs的主流,但高昂的发酵生产成本问题一直限制了PHAs的广泛应用。因此,本论文选择廉价、来源广泛、可再生的原料作为PHAs合成发酵碳源,利用嗜盐微生物的高盐生长优势采用无需灭菌环节的开放发酵方案,有效的降低了PHAs生产成本,在实现废弃物循环再利用,减少环境污染等方面也发挥了重要作用。蚕砂几乎不被生物再利用,是典型的农业废弃物。然而,有文献报道部分极端嗜盐菌能够利用各种廉价碳源积累PHAs。因此,本论文基于废弃蚕砂作为发酵碳源,首次报道了高盐微生物利用废弃蚕砂开放发酵积累PHAs的模式。首先,本研究从废弃蚕砂中筛选分离得到14株不同属的蚕砂内源高盐微生物,其中10株为耐盐细菌,4株为嗜盐古菌。通过尼罗红染色法和气相色谱法检测,2株古菌和2株细菌被证明具有PHAs积累能力,且进一步研究发现2株嗜盐古菌利用蚕砂作为碳源积累PHAs的能力较好。开放发酵培养后,2株古菌Haloarcula hispanica和Natrinema altunense在以蚕砂为唯一碳源的培养基中分别最高可积累0.31±0.01 g/L和0.12±0.02 g/L的PHB（聚羟基丁酸酯,polyhydroxybutyrate）,而在0.5%葡萄糖添加后最高可积累0.81±0.05 g/L和0.58±0.04 g/L的PHBV（聚羟基丁酸戊酸酯,poly（hydroxybutyrate-covalerate））。此外,CFU（菌落形成单位,colony forming units）实验还证明2株古菌在SE培养基中都能占60%以上的微生物组成,而0.5%的葡萄糖添加则可将目的菌株的组成提高至接近100%,证明了本研究使用蚕砂内源高盐微生物利用蚕砂废弃物开放发酵积累PHAs的可行性。前期研究发现嗜盐古菌对蚕砂的利用效果较好,因此,本论文进一步基于外源PHAs积累能力优秀的嗜盐古菌地中海富盐菌Haloferax mediterranei ATCC 33500,研究其利用蚕砂开放发酵积累PHAs情况。研究发现菌株ATCC 33500可以用蚕砂作为唯一碳源积累材料学性能更好的PHBV。当与葡萄糖以1:1的碳含量比例复配后,其积累PHBV的能力较单纯以葡萄糖为唯一碳源有显著提升,最高产量可达1.73±0.12 g/L。当将发酵环境Na Cl浓度控制在15%左右时,菌株ATCC 33500可完成将蚕砂作为培养基碳源的无需灭菌的开放发酵过程。值得注意的是,无论在灭菌或非灭菌的发酵条件下,蚕砂的添加都可提高发酵产物PHBV中3HV（3-羟基戊酸,3-hydroxyvalerate）组分的含量,且当以蚕砂为唯一碳源时,其3HV组分含量高达16.37±0.54 mol%。本实验进一步探究蚕砂对菌株ATCC 33500胞内PHBV中3HV组分合成关键基因的影响发现,在蚕砂短期或长期刺激后,途径II中的关键基因mgl/met C的表达量相对于对照组都具有显著性的上调。因此,本研究阐述了3HV组分含量提高机制为:蚕砂主要促进了天冬氨酸/2-酮丁酸途径（途径II）,增加了2-酮丁酸的含量,再进一步通过丙酮酸或α-酮戊二酸:铁氧还蛋白氧化还原酶脱羧生成丙酰-Co A,提高了丙酰-Co A的含量,从而提高了PHBV中3HV组分比例。综上,本论文的研究不仅为农用废弃物的开放发酵再利用生产PHAs提供了良好的底盘菌株和发酵模式,解决了PHAs生产成本高的问题,而且基于Haloferax mediterranei ATCC 33500菌株,首次从基因转录水平解释了利用蚕砂合成的PHBV中3HV组分含量提高机制,为实现调整PHBV中3HV组分比例的可控,改善其材料学性质提供了一条新的研究思路。