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单萜类化合物是一类在医药、工业、化妆品、燃料以及抗癌等领域具有重大应用价值的C10类化合物,目前主要通过植物提取以及化工合成方式来制备,存在分离提纯困难,消耗污染大等缺点。在本研究中,以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）CEN.PK2-1D菌株为出发菌株,通过表达香叶醇合成酶编码基因GES,实现了香叶醇在酿酒酵母中的初步合成积累。为进一步提高香叶醇的产量,我们在酿酒酵母中引入源于热自养甲烷热杆菌（Methanothermobacter thermautotrophicus）的异戊烯磷酸激酶（Isopentenyl phosphate kinase,IPK激酶）,构建了新的甲羟戊酸代谢旁路,使得甲羟戊酸途径溢出的代谢通量成功重新回流到甲羟戊酸途径中用以合成香叶醇,使香叶醇产量进一步提高。随后,通过蛋白融合、过表达甲羟戊酸途径关键限速酶以及培养基优化等策略,香叶醇的产量从0.84 mg/L提升到18.09mg/L。本文主要研究结果如下:1.将源于罗勒（Ocimum basilicum）经密码子优化的香叶醇合成酶编码基因GES在酿酒酵母内异源表达,获得酿酒酵母重组菌株SG1,香叶醇产量为0.84 mg/L。为增加甲羟戊酸途径代谢通量的利用率,引入来源于M.thermautotrophicus的异戊烯磷酸激酶（IPK激酶）,将由二磷酸甲羟戊酸脱羧酶（Diphosphomevalonate decarboxylase,PMD）非特异性催化生成的异戊烯磷酸（Isopentenyl phosphate,IP）重新磷酸化成异戊烯基焦磷酸（Isopentenyl diphosphate,IPP）。结果表明,引入IPK激酶后香叶醇产量达到2.74 mg/L,提高了224.9%。上述结果表明,在酿酒酵母胞内表达IPK激酶能够提升单萜香叶醇的产量;2.在上述基础上,为优化单萜合成的前体物质IPP和DMAPP的比例及降低相邻酶促反应空间位阻提高酿酒酵母单萜香叶醇合成效率,本研究将IPK基因分别与甲羟戊酸途径限速酶编码基因ERG20F96WN127W,IDI1进行蛋白融合(IPK-IDI1、IDI1-IPK、IPK-ERG20WW及ERG20WW-IPK融合蛋白)表达,同时,构建了IPK基因分别与ERG20ww,IDI1基因共表达的对照工程菌株。结果表明,IPK-IDI1、IDI1-IPK融合表达相较于共表达时香叶醇产量分别提升了57.1%和24.9%,而IPK-ERG20WW、ERG20WW-IPK融合表达相较于共表达时香叶醇产量分别降低了132.8%和97.9%。上述结果证实,ERG20WW与IPK蛋白融合后对香叶醇产量有负面影响,而通过将IPK与IDI1融合表达,理性调控IPP和DMAPP的比例,可以有效提高香叶醇的产量。最后,在融合蛋白IPK-IDI1表达菌株基础上过表达ERG20WW基因,香叶醇积累量提高133.1%,达到7.81 mg/L;3.为降低发酵生产的成本,本研究以上述菌株中香叶醇产量较高的两株菌株SG9E、SG12为发酵菌株,探究以糖蜜为廉价碳源的情况下生产香叶醇的情况。结果表明,酿酒酵母在未处理的糖蜜培养基下香叶醇产量相较于YPD培养基显著降低。为除去糖蜜中不利于微生物生长的成分,我们分别使用加热静置法、微波硫酸法、联合处理法以及热酸静置法对糖蜜进行预处理。SG9E、SG12以微波硫酸法处理后的糖蜜作为发酵碳源时对于香叶醇产量提升最大,分别提高了68.8%和8.1%。随后,通过优化双相发酵中十二烷的添加时间、添加量、培养基氮源及糖蜜浓度等方式,使得香叶醇的积累量分别达到了16.64 mg/L和18.09 mg/L,相较于未处理的糖蜜培养基分别提升了160.8%和106.0%。上述结果表明,以糖蜜作为廉价碳源可以实现香叶醇在酿酒酵母中的高效积累。