ε-聚赖氨酸（ε-poly-L-lysine,ε-PL）是主要由小白链霉菌（Streptomyces albulus）产生的一种具有广谱抑菌活性的次级代谢产物,作为一种新型天然食品防腐剂在食品工业领域获得了广泛应用。因此,选育优良的ε-PL产生菌提高ε-PL生产发酵效率并降低生产成本显得格外重要。通过传统的育种方式选育ε-PL高产菌株已经达到了瓶颈,故利用代谢工程手段提高ε-PL生产菌的产物合成能力是降低ε-PL生产成本的有效手段。然而,目前有关ε-PL生物合成的关键代谢节点和调控机制却较少被探讨。论文以S.albulus WG-608为研究对象,以高低产菌的代谢流量分析为研究基础,挖掘潜在的ε-PL生物合成关键基因;对潜在关键基因进行过表达,确定了三个有效的基因ppc、pyc和pls;将ppc、pyc和pls进行组合过表达,并利用代谢流分析确定过表达元件的效能。以下为主要研究内容和结果:（1）对ε-PL产生菌株S.albulus M-Z18和高产菌株S.albulus WG-608进行代谢流分析,分析限制WG-608的ε-PL生物合成关键代谢调控节点。结果表明WG-608中流向ε-PL合成的通量与M-Z18相比提高了27.8%,流向戊糖磷酸途径（PP途径）、回补途径、三羧酸循环途径（TCA途径）和L-赖氨酸合成途径的流量分别提高了11.1%、29.3%、5.5%和16.7%。本研究以代谢流的结果为基础确定了5个L-赖氨酸合成途径关键基因pyc（丙酮酸羧化酶基因）、ppc（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因）、zwf（6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因）、dap A（二氢吡啶二羧酸合成酶基因）、lys A（二氨基庚二酸脱羧酶基因）和ε-PL合成酶基因（pls）。（2）分别对ppc、zwf、dap A、lysA、pyc和pls进行过表达,确定了ppc、pyc和pls可以促进ε-PL的合成,同时发现pls的过表达结合L-赖氨酸的外源流加可以显著提高ε-PL产量。在补料分批发酵方式下,过表达菌株OE-ppc、OE-pyc和OE-pls的ε-PL产量较出发菌株S.albulus WG-608分别提高2.8%、9.9%和16.3%,单位菌体合成能力分别提高12.7%、21.8%和56.4%,葡萄糖转化率分别提升了12.3%、10.2%和24.1%。在pls的过表达结合L-赖氨酸的连续流加策略下,经192 h的补料分批发酵,ε-PL产量达到61.30 g·L-1,与出发菌WG-608在同样策略下相比提高了35.4%。（3）对ppc、pyc和pls进行双串联或者三串联过表达,发现双串联和三串联过表达均能促进ε-PL的合成。经192 h的补料分批发酵,与出发菌株S.albulus WG-608相比,串联过表达菌株OE-ppc-pyc、OE-pls-pyc和OE-ppc-pyc-pls的ε-PL产量分别提高了14.1%、12.1%和11.3%,单位菌体合成能力分别提高了39.4%、25.2%和26.1%。可见多基因串联过表达可以实现ε-PL产量和单位菌体合成能力的提升,然而,多基因串联过表达菌株表现出菌体量下降,葡萄糖消耗速率增加的现象,这可能是由于长基因片段的插入给菌体的生长带来了较大负荷,以致于菌株需消耗更多碳源来维持自身对于能量等物质的需求和菌株的正常生长。将高产工程菌OE-ppc-pyc-pls与出发菌WG-608的代谢流进行对比,结果表明过表达确实达到了改变菌株代谢流效果。