大肠杆菌(E.coli)作为一种宿主菌，具有基因操作简单，繁殖快等优点，在实验室中被当作首选宿主用来表达外源酶和合成重要化学物。基于此，本研究选择E.coli作为宿主菌，实现了异源硫酸软骨素裂解酶ABCⅠ(ChSase ABCⅠ)的高效表达和重要芳香族化合物的生物合成。　　ChSase ABCⅠ是一种能将大分子量硫酸软骨素(CS)降解成小分子量CS的多糖裂解酶。本研究将融合标签麦芽糖结合蛋白(MBP)与ChSaseABCⅠ进行融合，实现了MBP-ChSase ABCⅠ的可溶性表达。通过表达宿主优化，其产量能达到3180.0±19.0IU/L fermentation liquor，同时探究了融合标签对ChSase ABCⅠ性质的影响。其次，系统探究了工业常用His标签对ChSase ABCⅠ性质的影响，发现His标签未对ChSase ABCⅠ的聚合状态、最适作用温度和pH产生影响。但是降低ChSase ABCⅠ的催化效率和比酶活。为提高ChSase ABCⅠ对CS B的活性，我们通过序列比对和分子模拟分析结构，用定点突变的方法，得到了对底物CS B活性比野生型高的ChSase ABCⅠ的突变体。　　此外为进一步提高ChSase ABCⅠ的表达量和酶活，我们发掘了一种新的融合标签3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)，该酶是糖酵解途径中不可缺少的一种酶。另外，其在实时荧光定量PCR(RT-PCR)实验中常被用作内参基因，原因在于其在表达时几乎不受实验条件的干扰。随后，我们将该标签与ChSase ABCⅠ融合表达后，结果显示融合有GAPDH标签的ChSase ABCⅠ，其表达水平和酶活比未融合的ChSase ABCⅠ分别提高了2.3和3.0倍。经过发酵条件优化，在最优条件下，GAPDH-ChSase ABCⅠ产量能够达到28488.6±2143.3IU/L fermentation liquor(880.0±61.0IU/g wet cell weight)，该产量也是目前报道的最高水平。同时研究了融合标签GAPDH对ChSase ABCⅠ性质的影响，GAPDH未对其最适温度和pH产生明显影响，但对其比酶活和催化效率产生了负面影响。　　本论文另一研究重点是利用E.coli为宿主菌，实现了多种芳香族化合物的生物合成，其中包括木质素单体醇类，香草醇和没食子酸。木质素单体醇类化合物，包括香豆醇，芥子醇，咖啡醇和松柏醇，是木质素合成的直接前体，其衍生物具有不同的生理和药理功能。我们设计了高效生产木质素单体醇的代谢途径，发酵后，香豆醇的产量达501.8±41.4mg/L，比之前报道高出将近10倍。对于咖啡醇和松柏醇的合成，为避免副反应发生造成碳源流失，我们利用了细胞膜能给L-酪氨酸提供一种屏障的作用，引入共培养的方法。经过接种比例优化，咖啡醇的产量达到401.0±15.3mg/L，比单独培养生产菌株的产量高出将近12倍。同时，经过放大实验，其产量达到854.1±44.6mg/L。利用同样的方法，松柏醇的产量达到124.9±5.1mg/L。　　香草醇，一种天然酚类化合物，是一种被广泛使用的香味剂。为实现其首次生物合成，首先我们对咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)的底物多样性进行了验证，发现COMT能够催化新底物3，4-二羟基苯甲醇生成香草醇。其次，基于此，我们利用COMT设计了一条香草醇的非天然合成途径，并转化到宿主E.coli中，能生产240.7±22.2mg/L香草醇。　　没食子酸，作为酚酸类化合物的一种，普遍存在于多种植物中具有超强的抗氧化作用。为避免其提取生产过程中的缺点，我们报道了一种全新的方法来有效生产没食子酸。首先通过结构分析和定点突变，我们获得了新的p-羟基苯甲酸羟基化酶(PobA)突变体。该突变体对底物3，4-二羟基苯甲酸的kcat为1.7±0.2s-1，比野生型和其他报道的突变体都高，且对底物4-羟基苯基酸的活性得到了最大保留。随后，我们将此突变体引入到没食子酸合成途径中，有1266.4±51.8mg/L没食子酸从简单的碳源产出。　　本研究，以E.coli为宿主菌，我们实现了ChSase ABCⅠ的异源表达，并开发新的融合标签GAPDH，同时实现了高价值的芳香族化合物的生物合成。