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β-胡萝卜素是一种脂溶性类胡萝卜素,广泛存在于自然界中,可应用于食品、化妆品、畜牧业等行业。解脂亚罗酵母是遗传背景清晰,可合成乙酰辅酶A和法尼基焦磷酸的产油微生物,其胞内独立存在的脂质体有利于β-胡萝卜素储存。作为菌株的发酵碳源,葡萄糖进入细胞的量受到己糖激酶的控制,葡萄糖的利用速率不仅影响菌株的生长,对β-胡萝卜素的积累及发酵时长也会产生影响,然而目前这方面的研究还未开展。解脂亚罗酵母中的HMG-CoA合成酶(3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A合成酶)为甲羟戊酸途径的限速酶HMG-CoA还原酶提供催化底物。关于HMG-CoA还原酶的相关研究工作有很多,但是目前还没有针对HMG-CoA合成酶的研究,其与β-胡萝卜素合成之间的关系亦不清晰。针对以上存在的问题,本文以整合tHMG、GGS1、carRA和carB的具有β-胡萝卜素合成能力的解脂亚罗酵母Y.L为出发菌株进行研究,取得的主要研究结果如下:(1)增加Hxk及erg13的拷贝数,促进葡萄糖的利用,提高下游HMG-CoA的量,从而提高β-胡萝卜素产量。结果显示,过表达Hxk及erg13基因不影响菌株的生长。在Y.L-Hxk中,β-胡萝卜素产量提高了 1.17倍,达到4.86mg/g DCW;己糖激酶的活性提高了 3.24倍;菌株对葡萄糖的利用速率提高;胞内的ATP水平降低。在erg13拷贝数增加的菌株中,β-胡萝卜素产量在Y.L-erg13-ergl3中最高,达到19.9 mg/g DCW,比Y.L提高了 7.9倍。随着拷贝数的增加erg13的mRNA水平逐步增加;HMG-CoA的含量与转录水平不一致,在Y.L-erg13-erg13达到最高,比YL提高了 1.33倍。(2)敲除gut2,推动甘油流向β-胡萝卜素生物合成途径,增加胞内脂质体的含量为β-胡萝卜素提供更大的储存空间。结果显示,缺失gut2的菌株即YL-Δ gut2中生物量降低,β-胡萝卜素产量提高至3.13 mg/g DCW,对菌体生长的影响使得在发酵144 h才达到最高产量,比Y.L晚了 24 h。在激光共聚焦显微镜下观察到脂质体明显增大。(3)构建稳定遗传菌株,整合表达两个拷贝数的erg13并表达Hxk基因得到最终菌株YL gut2::erg13-erg13/Hxk。结果表明,在发酵过程中Y.L gut2::erg13-erg13/Hxk可以正常生长;其中β-胡萝卜素产量提高3.27倍,达到9.56 mg/gDCW;HMG-CoA的含量增加3.12倍;胞内ATP水平提高。本研究的结果为利用解脂亚罗酵母进行工业生产β-胡萝卜素奠定了理论基础,通过增加催化底物进而影响限速步骤为β-胡萝卜素代谢平衡的调节提供了新思路。