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γ-氨基丁酸（GABA）天然存在于生物体中，是动物神经系统的抑制性神经递质，具有重要生理功能。GABA的生产主要通过谷氨酸脱羧酶（GAD）催化谷氨酸脱羧形成，这个过程需要添加外源谷氨酸或谷氨酸钠盐作为前体物。为了获得一株能够利用廉价的葡萄糖合成GABA的菌株，本研究通过对谷氨酸生产菌株进行改造，实现了以葡萄糖为底物合成GABA。本研究首先构建了钝齿棒杆菌SYPA5-5精氨酸合成途径关键酶N-乙酰谷氨酸激酶（NAGK）编码基因argB内部缺失型菌株C. crenatum E01，该菌株不再积累L-Arg，发酵后能够积累约34g/L的L-Glu；其次，从本研究室经多次诱变筛选获得的高表达GAD的植物乳杆菌GB01-21中克隆出GAD编码基因lpgad，利用大肠杆菌与钝齿棒杆菌的穿梭表达载体pJC-tac构建重组钝齿棒杆菌E01/pGAD，成功实现GAD在谷氨酸合成菌株C. crenatum E01中的游离表达。该重组菌以葡萄糖为底物摇瓶发酵96h，发酵液中GABA积累量为13.66g/L左右。为了进一步获得更加安全稳定的GAD重组钝齿棒杆菌，本研究将带有tac启动子的GAD编码基因tacgad整合入C. crenatum SYPA5-5的argB基因内部，整合tacgad的同时敲除argB基因。经两次同源重组后获得整合型重组钝齿棒杆菌C. crenatum ΔargB::tacgad。该菌株成功表达GAD的同时将NAGK灭活，阻断了竞争途径精氨酸的合成，以葡萄糖为底物摇瓶发酵96h，该重组菌发酵液中GABA积累量约为8.58g/L。从酶活表达量来看，C. crenatum ΔargB::tacgad中GAD的表达量整体低于E01/pGAD，酶活最高值分别为2.85U/mL和4.07U/mL。但是稳定性试验表明，两株重组菌在无选择压力的条件下经多次转接培养后，E01/pGAD质粒保持率在88%以上，具有较为良好的稳定性，但仍有退化现象出现；与之相比，C. crenatum ΔargB::tacgad转接多次后，以argB基因上下游引物PCR鉴定结果为ΔargB::tacgad的阳性菌落百分比均在97%以上，表现出更为良好的稳定性。对两株重组菌同时进行发酵优化，结果表明：当尿素添加时间为28h，葡萄糖初始浓度为130g/L，PLP添加量为0.1mmol/L时两株重组菌GABA产量均有明显上升。在摇瓶上以优化后的培养基及培养条件发酵E01/pGAD及C. crenatum ΔargB::tacgad，GABA积累量分别提高了45.8%和73.5%，达到19.92g/L和14.89g/L。在5L发酵罐上对两株重组菌进行GABA发酵放大实验，条件控制为：通气量1.5L/(L min)，搅拌速度600r/min，培养温度30℃，发酵前28h流加氨水控制pH在7.2，28h后停止流加氨水。发酵96h，两株重组菌GABA的产量均得到明显提高，E01/pGAD及C. crenatumΔargB::tacgad可分别积累GABA26.25g/L和19.44g/L。本论文成功将植物乳杆菌GAD在产谷氨酸钝齿棒杆菌中表达，实现了利用葡萄糖合成GABA，构建了安全性高、稳定性良好的重组菌，为进一步实现高效生产GABA奠定基础。