当前随着甘草应用范围的扩大,其供需矛盾十分突出。从基因水平上阐述甘草次酸形成的分子机制,通过合成生物学大规模生产甘草次酸为解决这一问题提供新策略。整合已知基因元件、敲除竞争路径基因及优化酵母异源细胞色素P450表达体系,利用模块化设计使酵母代谢最大化流走向甘草次酸合成途径,构建高产甘草次酸酵母菌株,实现微生物发酵产甘次草酸。研究结果如下:首先将甘草次酸合成相关基因异源整合到酿酒酵母的染色体中以构建生产甘草次酸菌株Y1-154-8。然后,使用新酶的鉴定、MVA上游途径优化及融合蛋白构建的组合策略实现GA异源产生的初步优化。构建了第一代生产甘草次酸酿酒酵母细胞。为了下调竞争甘草次酸合成的内源甾醇和类异戊二烯代谢分流,将CRISPR/Cas9技术运用到MVA代谢途径工程中,成功敲除三萜合成竞争性分支路径基因3-酮还原酶（ERG27）和GGPP合酶基因（BTS1）。为后期增加2,3-氧化鲨烯到三萜的代谢流提供优势底盘菌株Y0-3。通过异源表达甘草来源β-香树脂醇合成酶（β-AS）,成功在酿酒酵母底盘细胞Y0-3中构β-香树脂醇的合成途径,实现了利用酿酒酵母生产β-香树脂醇。通过进一步过表达酵母MVA途径关键酶基因,促进酵母代谢流走向β-香树脂醇合成方向,最终成功获得Y2-C2-4工程菌株,达到10.3 mg·L^-1。通过高密度发酵策略,该菌株其β-香树脂醇的产量可达到157.4 mg·L^-1,该菌株的构建为后期研究进一步合成甘草次酸及优化细胞色素P450体系提供了优势底盘菌株。异源表达甘草次酸合成途径的第一个细胞色素氧化酶基因CYP88D6并发现其与拟南芥NADPH-细胞色素P450还原酶共表达与两者融合表达相比,转化率高达89%。改良细胞色素P450 CYP88D6氧化系统,成功将β-香树脂醇转化为11-oxo-β-香树脂醇。本研究首先对MVA上游模块因子优化及细胞色素b5挖掘,成功构建第一代生产甘草次酸酿酒细胞Y7。然后根据第一步研究结果模块式分步优化甘草次酸合成途径:竞争途径抑制、强化前体物供用及细胞色素氧化酶系统的优化等方面进行甘草次酸工程酿酒酵母的代谢改造。研究的目标产物甘草次酸具有抗氧化、抗炎症等多种药效,构建的甘草次酸合成工程菌可为更多三萜化合物的异源合成提供模板。