诱导型启动子是代谢工程及人工遗传线路中的重要组件，是人工生物系统动态控制技术的基础。随着分子操作技术的进步以及对生命系统认知的深入，人们对大规模、系统性地改造原有系统或创造人工系统的意愿日益强烈，传统上通过天然遗传系统挖掘或进化获得生物组件的方法已经难以满足需求。生物系统中广泛存在的功能元件间干涉效应也为组件的重复利用和可预测组装造成了障碍。与传统方法不同，以工程化为指导思想的合成生物学将模块化等理念应用到了生物系统的定量表征和设计构建中，并在近年来得到了快速发展。本研究的目的是采用合成生物学的方法，在数学模型的指导下，将原核生物诱导型启动子的启动子功能和转录因子结合功能进行模块化拆分，并通过提炼将其封装到边界清晰的DNA序列中，消除了其间的相互作用，以实现诱导型启动子高质量的模块化构建，为复杂人工生物系统的正向工程设计和构建提供可靠元件。　　本研究以T7启动子和σECF11启动子序列为模式系统，首先对其序列逐段（每段2-10 bp）进行饱和突变，统计各段突变对启动子强度的影响，将对启动子强度有显著影响的序列作为启动序列元件;另外将搜集到的转录因子结合位点中，具有启动子活性的序列排除在操纵序列元件库之外。另一方面，本研究中引入了热力学模型和精准测量方法，以实现对启动子行为的精确定量描述和各元件功能特征的参数化。我们实际构建了4种CI434蛋白操纵序列元件和不同类型、不同强度的启动序列元件的52种组合，通过实验对启动子数学模型进行了补充和验证，最终确定的模型可在无自由参数的情况下，精确地定量预测以上所有组合启动子的传递函数。我们进一步设计了由53种启动序列元件和36种操纵序列元件组成的1908个组合启动子，并随机抽取其中的4％（83个）实际构建和测试，结果显示其实验表现均可由无自由参数模型精确预测，暗示着可预测性普遍存在于所有组合启动子中，从而证明了本研究绝缘化元件设计方案的成功。尽管伴随合成生物学的发展产生了大量的生物元件，但消除元件功能间的串扰，提高元件的重复利用和可预测组装能力，仍是刚刚起步且进展相对缓慢的工作。作为本研究的成果，我们得以在无自由参数模型的指导下，仅利用由各绝缘化元件自身决定的参数对诱导型启动子的行为做出高精度的定量预测，从而达成了预期的研究目标。研究方法可以为同类课题提供参考，以促进生物元件工程化水平的提高，为人工设计和控制复杂度更高的生物系统创造必要的条件。