异戊二烯（Isoprene）是一种疏水性极强的萜类化合物,被广泛应用于合成橡胶,粘合剂、香料等场景。目前工业上异戊二烯的主要生产方法是通过裂解分馏法从石油中的C5馏分中分离得到。但是由于石油资源的日益枯竭,再加之裂解分馏法所带来的环境污染问题,限制了异戊二烯的生产。随着近年来合成生物学和代谢工程的迅速发展,通过微生物底盘细胞,以绿色可持续的生物合成法合成异戊二烯逐渐成为近期的研究热点。大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）作为遗传背景清晰的模式生物,分子操作简便、培养条件简单、生长周期快是用于生物合成法合成异戊二烯的优良宿主。本研究以大肠杆菌为底盘细胞,结合合成生物学及代谢工程在大肠杆菌构建RNA支架系统用于生物合成异戊二烯,并有以下主要研究成果:（1）以2D（2维）RNA支架系统为模型构建0D（0维）PP7RNA支架系统和0D BIV-Tat RNA支架系统。通过RNA-EMSA证明在体外PP7及BIV-Tat RNA适配体与之相对应的RNA结合域（RNA binding domains,RBDs）存在相互作用,且非对应的RNA适配体和RNA结合域之间也存在相互作用。通过活体染色实验证明0D PP7 RNA支架系统可在大肠杆菌体内形成区室化系统。通过将RNA支架系统中的RBDs与荧光蛋白融合表达以评估RNA支架系统的效率,发酵实验结果表明:表达0D PP7,0D BIV-Tat支架系统菌株的荧光蛋白强度分别提高到对照的4.27和1.40倍;表达2D支架系统菌株的绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白强度分别提高到对照的1.90和2.38倍。（2）将来源粪肠球菌（Enterococcus faecalis,E.faecalis）编码乙酰辅酶A硫解酶/HMG-CoA还原酶的基因mvaE及编码3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）合酶的基因mvaS与RNA支架系统中的RBDs融合表达。将RNA支架系统应用于上游甲羟戊酸途径中,发酵结果表明:在IPTG诱导48h后,引入0DBIV-Tat RNA,0DPP7 RNA支架系统和2D RNA支架系统菌株甲羟戊酸产量分别提高到对照菌株的1.61,1.84和1.76 倍达 2.73 g·L-1,3.13 g·L-1和3.00 g·L-1。（3）将0D PP7 RNA支架系统应用于异戊二烯的生产。将来源于银白杨（Populus alba,P.alba）的异戊二烯合酶及来源于肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae,S.pneumoniae）的异戊烯基焦磷酸异构酶IDI,以及下游MVA途径,在大肠杆菌中构建生产异戊二烯的代谢途径。并将0DPP7RNA支架系统分别导入生产甲羟戊酸、磷酸甲羟戊酸、和异戊二烯中。发酵实验结果表明:在IPTG诱导发酵48 h后,0D PP7 RNA支架应用到生产甲羟戊酸的菌株异戊二烯的产量最高,达609.27 mg·L-1是无0D PP7 RNA支架系统菌株的2.41倍。（4）通过表达来源于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae,S.cerevisiae）中的胆碱激酶CK及自拟南芥（Arabidopsis thaliana,A.thaliana）的异戊烯基磷酸激酶IPK在大肠杆菌中构建异戊烯醇利用途径（Isopentenol utilization pathway,IUP）。实验结果表明:CK和IPK双酶法合成IPP途径菌株的异戊二烯产量是对照菌株的3.79倍。通过降低拷贝数弱化IUP途径的表达,异戊二烯产量可进一步提高64%。