番茄红素是一种天然色素，本身来源于植物，是类胡萝卜素中典型的一种，具有极为重要的生理功能和生物活性。分布领域较为普遍，应用领域也更为广泛，其具有很强的消除自由基能力和抗氧化能力，可以预防癌症、心血管等疾病。园艺植物中同时具有MVA和MEP两个代谢途径可以产生IPP，有研究证明IPP在各个细胞器之间可以发生交换并提供能量。本研究对番茄红素合成基因进行表达调控，为进一步探索果实中番茄红素发育机制奠定基础，为得到番茄红素含量高的果实品种选育提供依据。　　首先，本研究从产番茄红素重组大肠杆菌出发，将MVA途径以质粒形式导入重组大肠菌株中，使其具备完整的MVA和MEP两个途径提供合成番茄红素需要的前提物质。由于质粒不稳定，通过同源重组的方法构建了一个稳定的可以提供IPP和DMAPP的两个合成途径大肠杆菌菌株，得到菌株LYC102，番茄红素产率达40.9mg/g DCW，是出发菌株LYC101产量的2.19倍，比用质粒表达MVA途径基因的菌株提高了20%。　　其次，为确定MVA途径以及合成番茄红素下游途径基因的限速步骤，并解除限速，采用CPEC质粒构建的方法构建单基因质粒，多基因质粒在番茄红素菌株中表达。单基因质粒共对8个基因进行表达，其中ispA、crtE、mvaK1、idi和mvaD基因过表达后，细胞生长没有明显变化，番茄红素相对产量依次提高了13.5%、16.5%、17.95%、33.7%、61.1%，mvaK2基因单质粒表达后番茄红素单位细胞产量也提高了18%，说明这几个基因可能是合成番茄红素的限速步骤。其中pSC103-idi单基因质粒的番茄红素单位细胞产量最高，从32.95mg/g增加到53.52mg/g DCW，是对照菌株LYC103的1.63倍。将上述5个限速基因分别与idi基因进行两两组合，构建多基因质粒在番茄红素菌株中表达，发酵结果显示，番茄红素产量和细胞生长整体上不如单质粒在番茄红素菌株中表达，其中pSC103-idi-ispA双基因质粒的番茄红素相对产量与对照菌株相比提高了28%，单位细胞产量相对于对照菌株提高了39%，其他双基因质粒转化细胞生长变差，番茄红素产量没有提高。　　再次，mvaK1、mvaK2、mvaD三个基因同在一操纵子上，根据单基因质粒表达结果，MVA途径中的这三个基因为限速基因，采用一步同源重组的方法对mvaK1基因的mRNA稳定区进行启动子文库的调控，相当于对后面两个基因mvaK2和mvaD进行了调控，得到菌株LYC104。发酵后与对照菌株LYC103相比番茄红素产量增加了2倍，细胞生长提高了32%。MVA途径的引入会增加前提物质IPP的生成，加之MEP途径生成的IPP，必然会造成IPP和DMAPP量的不平衡，使IPP在细胞中的过度积累从而影响细胞生长。为平衡前提物质供应，利用CRISPR/Cas9技术在染色体lacZ位点整合idi基因，得到LYC105菌株。与出发菌株LYC103相比，细胞生长提高了147%，番茄红素产量增加了2.28倍。　　综上所述，本研究在引入MVA途径的基础上进行单基因质粒、多基因质粒表达，确定MVA途径中mvaK1、mvaK2、mvaD三个基因以及合成番茄红素基因ispA、crtE、idi为限速基因，利用CRISPR/Cas9技术对mvaK1和idi基因在染色体上进行调控，消除限速步骤，提高番茄红素产量。