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酿酒酵母在工业发酵过程中不可避免地受到高温胁迫影响。同时热诱导的氧化胁迫加重了细胞负担。因此为了全面提高酿酒酵母耐热性，应同时解决高温胁迫以及热诱导的氧化胁迫。本文针对上述问题，基于腾冲嗜热菌和嗜热栖热菌的耐热机制，利用合成生物学的方法，在分子层面上设计并构建了热激蛋白与超氧化物歧化酶（SOD）组合元器件，并且成功地应用于高温乙醇合成，主要研究结果如下：（1）对腾冲嗜热菌、嗜热栖热菌以及酿酒酵母进行了主要以热激蛋白和SOD为耐热功能元件和抗氧化功能元件的挖掘，以酿酒酵母中强组成型启动子(FBA1p)为调控元件组装成了16个热激蛋白元器件和2个SOD元器件，并获得工程菌株。（2）利用梯度升温与恒定高温实验筛选出优秀的热激蛋白元器件(FBA1p-shsp-HB8)。通过抗氧化实验筛选出优秀的SOD元器件（FBA1p-sod-MB4）。将二者组装得到工程菌（SOD-MB4-sHSP-HB8）。同时，理性地构建了含有不同组合元器件的工程菌（GroES-HB8-sHSP-HB8、 SOD-MB4-SOD-HB8和SOD-MB4-GroS2-MB4）。42°C发酵显示，所有的工程菌均比对照生长状况良好，GroES-HB8-sHSP-HB8、SOD-MB4-SOD-HB8和SOD-MB4-GroS2-MB4与含有单个元器件的工程菌的OD660没有差别，但是由于热激蛋白与SOD在SOD-MB4-sHSP-HB8体内发挥了协同作用，从而使得酿酒酵母获得更加优秀的协同耐热性能。（3）利用乙醇合成途径对耐热工程菌、抗氧化工程菌和含有热激蛋白与SOD组合元器件的工程菌（SOD-MB4-sHSP-HB8）进行元器件功能验证。结果表明所有工程菌均比30°C和40°C对照的乙醇产量要高。而SOD-MB4-sHSP-HB8的乙醇产量随着时间的增长幅度最大。（4）将热激蛋白元器件、SOD元器件和组合元器件导入工业酿酒酵母经35°C发酵后，所有的工程菌乙醇产量均比对照高，而含有组合元器件的工程菌表现出更优的乙醇生产性能，为高温发酵生产生物基产品提供了新思路。