克雷伯肺炎杆菌作为一种重要的工业生产应用微生物,存在于该菌周质空间的葡萄糖氧化途径已有文献报道。一般认为,葡萄糖进入克雷伯肺炎杆菌胞内至少存在四条不同的代谢通路,其中两条通路葡萄糖分子先在周质空间中被分别氧化2-酮基葡萄糖酸分子、葡萄糖酸分子之后,再通过转运系统进入胞内;另外两条通路则是葡萄糖分子直接进入胞内,这就要依赖于ABC转运系统和PTS转运系统。本论文在课题组以前研究的基础之上,对克雷伯肺炎杆菌葡萄糖氧化途径做了进一步的探究工作,利用基因敲除的方法,成功构建十多株存在于葡萄糖氧化途径尤其是位于细胞内膜上功能基因缺失的单突变、双突变以及多突变菌株,并以此为出发点,在M9单一碳源培养基中培养,测定不同基因突变株在有氧和无氧条件下,菌体的生长情况,并解析出葡萄糖进入胞内的代谢途径,推断除了所提到的葡萄糖进入胞内的四条途径外,还有其他途径的存在。课题组通过设计实验发现,生物群体效应基因LuxS对克雷伯肺炎杆菌发酵生产2,3-丁二醇和乙偶姻影响显著,通过构建不同的LuxS基因缺失菌株,在批次发酵实验结果中证明,突变菌株的2,3-丁二醇发酵产量明显高于对照组,而在乙偶姻发酵实验中发酵时间也缩短了3 h,对于1,3-丙二醇的发酵过程,影响并不明显。课题组前期已经成功构建基因缺失菌株kpΔgad,即基因gad控制合成的葡萄糖酸脱氢酶缺失的菌株,阻断了葡萄糖在周质空间转化为2-酮基葡萄糖酸转运到胞内的代谢通路。在发酵过程中,严格控制发酵液的pH,从而达到葡萄糖酸大量积累的目的。在本论文中,通过批次发酵数据可以看出,自然菌株克雷伯肺炎杆菌和突变株kpΔgad不仅可以利用木糖进行正常的生长代谢,而且积累的主要代谢产物经鉴定为木糖酸。流加木糖至发酵第79 h,突变株kpΔgad共积累木糖酸104.32 g/L,质量转化率约为1:1,表明在木糖酸的工业生产中,克雷伯肺炎杆菌基因突变株拥有具有巨大的研究价值和发展潜力。