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谷氨酸棒状杆菌是工业上常用的谷氨酸生产菌株,具有碳源利用范围广、高糖浓度耐受性等优势。然而谷氨酸棒状杆菌在谷氨酸生产中存在许多问题,如生物素浓度不易控制、对溶氧和p H水平要求严格等。因此,系统的了解谷氨酸棒状杆菌的生理特点和代谢能力对于进一步提高谷氨酸产量至关重要。本研究一方面运用自动构建与人工精炼相结合的方法构建了Corynebacterium glutamicum S9114的基因组规模代谢网络模型,另一方面构建amn基因缺失菌株,并阐明了该基因在谷氨酸棒状杆菌中的生理功能。主要研究结果如下:(1)在已公布的Corynebacterium glutamicum S9114全基因组序列的基础上,运用BLAST和Model SEED相结合的方法,结合相关文献和数据库信息,在Maltab平台上构建了谷氨酸棒状杆菌的基因组规模代谢网络模型i JM658。该模型包含658个基因、984个代谢物和1065个反应,分布于胞外和胞内两个区间。模型的基因覆盖率为22%,较之前构建的两个模型提高62%。其中与基因相关联的代谢反应为883个,另外182个非基因关联的反应是根据菌株的表型和文献数据添加的。(2)模型i JM658从菌株的生长表型和谷氨酸生产能力的角度对谷氨酸棒状杆菌的生理代谢特性进行了深入分析。①菌株可在23种碳源和11种氮源上生长;②通过必需基因和必需反应算法预测出了菌株生长相关的129个必需基因和165个必需反应;③根据基因注释结果绘制出了不同碳源进入细胞以及合成谷氨酸的核心代谢途径;④运用FBA算法通过比较生长期与产酸期核心代谢途径的碳流变化总结出了影响谷氨酸产量的三个代谢节点,即PPP途径、PEP到草酰乙酸途径和草酰乙酸到苹果酸的细胞质还原途径;⑤对溶解氧的鲁棒性分析表明相对较低的溶氧水平(1.21 mmol·g DW-1·h-1)有助于提高生长速率和谷氨酸产率;⑥运用单基因敲除方法预测出了提高γ-氨基丁酸的靶点基因mdh和提高L-异亮氨酸产量的靶点基因ldh、pdh和pqo。(3)为了阐明腺苷单磷酸核苷酶基因(amn)在谷氨酸棒状杆菌S9114中的生理功能,本文构建了amn基因缺失菌株△amn和回补菌株p DXW-8-amn。通过对谷氨酸发酵性能以及低p H条件耐受性的研究发现,与野生型菌株相比,△amn菌株的生物量提高了16.2%,而谷氨酸产量降低了58.8%;发酵10 h、25 h和40 h,△amn菌株的胞内ATP分别提高了3.0、3.7和2.2倍,ICL酶活水平分别提高17.1%、4.9%和44.5%,ICDH酶活分别降低76.9%、74.6%和5.0%,GDH酶活分别降低42.4%、50.8%和42.4%;p H4.0条件下△amn菌株的存活率降低了64.9%,而胞内ROS和蛋白质羰基化水平分别提高了31.5%和22.5%。