萜类化合物是存在于自然界最多的一类天然化合物,它是以异戊二烯（C5单元）为基本单元组成的化合物,一般包括半萜（C5）、单萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C20)、三萜(C30)、四萜(C40)和多萜类(C＞40)。迄今为止已被发现的萜类化合物已有80000多种,他们广泛存在于动物、植物、微生物中,在能源、香料、化工、食品、医药等众多领域有着十分广泛的应用。传统上萜类化合物的获取主要来源于从自然界植物中的物理提取以及化学合成。从植物中物理提取萜类化合物的方法存在着成本高昂、效率低下和环境破坏等一系列问题,由于大多数萜类化合物的结构复杂,化学合成往往是困难和昂贵的,因此谋求环保、可再生的资源越来越引起了研究者的注意。合成生物学正在为工程微生物细胞工厂中可持续和高效生产高附加值萜类化合物提供可能性,利用微生物对萜类化合物的生物合成将有望取代传统的萜类生产方式。本文研究开展了在大肠杆菌中构建三种萜类化合物的代谢途径并利用葡萄糖为原料生物合成三种萜类化合物的工作。开展工作如下:T-杜松醇和β-桉叶醇两种倍半萜在大肠杆菌中的生物合成。首先,通过Mva E、Mva S、ERG12、ERG8、MVD1、Id I、Isp A、CS八种基因构建成了T-杜松醇的MVA代谢途径。通过Mva E、Mva S、ERG12、ERG8、MVD1、Id I、Isp A、ES八种基因构建了β-桉叶醇的MVA代谢途径。通过重组菌株的发酵培养和GC/MS分析得到T-杜松醇和β-桉叶醇的生产率分别为7.2±0.8 mg/L、15.0±1.4 mg/L。接下来,我们评估了在上游合成途径中,用Ato B、ERG13和t HMG1替换Mva SA110G和mva E对最终产率的影响,结果发现最终的产率分别提高到了24.4±2.6 mg/L、26.0±3.6 mg/L。我们又通过Id I基因的过表达将产率分别提高到了35.9±4.3 mg/L、38.2±5.2 mg/L。最后,鉴于T-杜松醇和β-桉叶醇在发酵过程的挥发性,我们利用构建的两相发酵系统替代原有的发酵系统将产率分别大幅度提高到了133.5±11.2 mg/L、143.9±10.3 mg/L。二萜类的化合物西松烷酚醇在大肠杆菌中的生物合成。首先,我们在之前两种倍半萜的研究工作基础上,通过Ato B、ERG13、t HMG1、ERG12、ERG8、MVD1、Id I、GGPP、NS九种基因构建成了西松烷酚醇的MVA代谢途径,通过重组菌株的发酵培养和GC/MS分析得到了西松烷酚醇的初步产率为40.8±3.8 mg/L。紧接着我们又通过Id I基因的过表达将最终的产率提高到了61.3±5.8 mg/L。本文通过构建的异源MVA途径在大肠杆菌中的表达,首次成功完成了对三种萜类化合物T-杜松醇、β-桉叶醇、西松烷酚醇的生物合成,对今后利用大肠杆菌生物合成萜类化合物提供了宝贵经验,为以后的工业化应用提供了一种途径。