聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)是一种由微生物全合成的高分子聚酯,具有生物可降解性和生物相容性等多种高附加值特性。高成本以及应用范围小限制了PHA的进一步发展与应用,因此降低生产成本以及合成具有更大应用范围的PHA成为该研究领域的热点之一。基于此,本课题开展利用葡萄糖和木糖混糖以及木质纤维素水解液等可再生资源合成中长链PHA(medium chain length polyhydroxyalkanoate,mcl-PHA)的研究。构建了由恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)KT2440和大肠杆菌(Escherichia coli)MG1655组成的人工双菌体系。敲除E.coli的pts G和man Z基因,使其偏好利用木糖而缓慢代谢葡萄糖,从而避免与P.putida竞争生长;同时敲除atp FH以及env R基因促进其合成乙酸和胞外游离脂肪酸(FFA),为P.putida提供能够促进mcl-PHA合成的碳源。P.putida能够代谢乙酸,从而解除乙酸对E.coli的抑制,形成了与E.coli间基于“营养供给”和“解毒”的互利共生关系。此外,强化P.putida乙酸同化过程,包括过表达acs和ack A-pta通路。其中,过表达acs基因能够提高P.putida利用乙酸合成mcl-PHA能力,mcl-PHA产量是野生P.putida的1.9倍。利用构建的人工双菌体系进行了混糖发酵优化研究。在M9培养基中,总糖浓度为20 g/L(葡萄糖和木糖浓度分别为10 g/L)时,双菌体系的mcl-PHA产量为0.541 g/L,是P.putida纯培养产量的3.9倍。将经氨水预处理的玉米秸秆酶解,水解液中主要糖成分为葡萄糖和木糖(浓度比为4.3:1),以该水解液为碳源时双菌体系的mcl-PHA产量为0.434 g/L,略低于以试剂糖为底物的产量(0.469g/L)。上述结果与国内外其他利用可再生资源合成mcl-PHA的研究相比均具有竞争优势,表明人工构建混菌体系是一种能够增强利用可再生糖基碳源合成mcl-PHA的有效策略。