细菌纤维素是一种由微生物合成的超微纯纤维素,作为一种新型的生物材料与自然界中存在的植物纤维素相比,具有高纯度、高结晶度和高持水性,抗张强度好及良好的生物相容性,自然界中可降解等独特的性质。现已经被成功地应用于食品、造纸、医学以及生物化工等领域,具有十分广泛的商业化应用前景,是当今生物材料研究的热点之一。目前,因细菌纤维素生产菌株存在产量低、生产成本高等问题,使其应用受到了一定的限制,进而成为纤维素工业化生产和推广应用的瓶颈之一。针对当前存在的问题,为进一步提高细菌纤维素的产量,降低生产成本,本论文采用硫酸二乙酯与60Co-γ对原始菌株M进行复合诱变处理,以NaBr-NaBr03培养基进行筛选,对会获得的突变菌株通过AFLP分子标记技术进行基因差异表达分析,从分子层面揭示基因与细菌纤维素产量之间存在的直接或间接联系;再进一步结合突变株的部分代谢物变化,从代谢角度分析突变对细菌纤维素生物合成的影响。取得的研究结果如下:硫酸二乙酯与60Co-γ复合诱变处理M最终获得三株突变株。经硫酸二乙酯初级诱变获得的突变株Br-3较原始菌株细菌纤维素产量提高了 50%,突变株Br-12为低产突变株,其产量降低了 66.67%;由60Co-γ对Br-3进行复合诱变获得了高产突变株60Co-γ,其细菌纤维素产量提高了 3.67倍。采用AFLP技术分析了原始菌株与突变菌株的差异基因。低产突变株Br-12出现了三条差异片段,缺失的编码TBDT蛋白的基因片段HD-b1,会使菌株的营养运输受到阻碍;另一条为编码胞外多糖输出蛋白(PePr)的基因片段HD-b2,影响细菌纤维束的胞外释放;第三条差异片段为未知蛋白的基因序列HD-b3。在突变株Co-5中出现了两条差异基因片段,分别为acsD基因序列HD-c1与缺失的未知功能基因序列HD-c2,acs 是编码纤维素酶的四操纵子之一,影响细菌纤维素胞外的正确折叠和组装。上述差异基因在一定程度上解释说明了突变株高产与低产的原因。通过检测各突变株的胞外代谢物并与主成分分析相结合,进一步分析突变菌株在细菌纤维物合成上的变化。胞外中间代谢产物葡萄糖酸在到达发酵终点时突变菌株Br-12的生成量是原始菌株的1.48倍、Co-5的3.28倍;柠檬酸在发酵过程中以突变株Co-5的利用率最高,是原始菌株的2.5倍;另一代谢物丙酮酸,突变株Co-5的胞外积累量是原始菌株的21.42%、Br-12的4.31%。主成分分析结果表明H+浓度是影响细菌纤维合成的主要因素。综合分析,高产突变株在细菌纤维素合成上不仅受到纤维素合成途径上的基因影响,而且从代谢物分析上进一步确定胞外低浓度的H+环境有利于细菌纤维的生物合成。