柠檬烯及其衍生物紫苏醇是具有香味的植物源天然产物,具有抗菌、驱虫、抗癌、止咳和溶解结石等活性,应用于食品、药品、化妆品等行业。合成生物学及代谢工程的发展,构建工程酵母,为高效、可持续地提供柠檬烯及紫苏醇开辟了新方法。本研究通过组合工程策略,改造底盘和优化柠檬烯合成途径相结合,设计构建了酿酒酵母,提高了柠檬烯产量和产率。首先,将正交柠檬烯合成途径整合到染色体上,改造PDH旁路中的基因,发现过表达内源的ADH2、ALD6和ACS2使柠檬烯产量下降,而异源的Se ACSL641P具有正效应,柠檬烯产量提高了11.92%。其次,对ROX1、GDH1、GDH2、CIT2和MLS1等非萜类合成途径基因进行敲除,发现使柠檬烯产量分别提高了10%以上,其中敲除CIT2在补料发酵中效应最显著,提高了17.81%。最后,将Se ACSL641P取代CIT2基因,同时过表达柠檬烯合成模块,构建了工程菌株LMZ18。摇瓶分批补料发酵中,柠檬烯产量达2.23 g/L,生产率达到了13.27 mg/（L·h）。以柠檬烯合成菌株为底盘,设计构建紫苏醇工程菌株。首先测试了解芳烃卡斯特兰尼氏菌来源的Ctm ABE、恶臭假单胞菌来源的Cym AB、CYP102A1A264V/A238V/L437F等3种酶催化柠檬烯生成紫苏醇的能力,发现Cym AB效果最好。将Cym A和Cym B基因整合到染色体上,构建了紫苏醇工程菌。其次,对培养基组成和两相培养的萃取剂进行优化,确定了最佳核黄素浓度为500μmol/L,10%DNIP为有机相。最后,对工程菌株在优化条件下进行分批补料发酵,紫苏醇的产量达到51.97 mg/L。这是首次报道酿酒酵母从头合成紫苏醇。本研究表明代谢改造后酿酒酵母具有工业化生产柠檬烯的潜力,同时为酿酒酵母合成其他单萜类化合物及柠檬烯衍生物提供了参考。