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剖析Ketogulonigenium vulgare及其伴生菌Bacillus sp.相互作用机制并对混菌体系进行调控，及构建高产维生素C前体的菌株，是优化维生素C工业生产的两个重要方面。本文对该混菌体系中的产酸菌株和伴生菌株进行基因组水平系统分析，探究两菌形成共生关系的遗传背景和代谢互作机制；构建产古龙酸途径及其辅因子吡咯喹啉醌（PQQ）合成的功能模块，通过功能模块之间最优组合及其与底盘细胞之间的适应性进化，强化混菌体系的发酵水平。采用高通量测序技术获得实验室产酸菌K. vulgare HB602全基因组序列和工业伴生菌Bacillus endophyticus Hbe603的基因组框架序列。通过基因组分析，K.vulgare的共生特性有赖于编码了分解、吸收并利用伴生菌提供的蛋白类、肽类和氨基酸类物质的强大系统，响应环境变化的转录调控蛋白及趋化调控系统。其高效的山梨糖转化能力与基因组中5拷贝的山梨糖脱氢酶基因和2拷贝的山梨酮脱氢酶基因相关。伴生菌基因组编码完整的芽孢形成途径，但缺失大量芽孢衣合成基因及rap-phr信号系统，具有独特的芽孢衣外层结构和起始芽孢形成的调控机制，与其作为优良伴生菌的特性相关。利用K. vulgare及伴生菌B. megaterium的全基因组数据构建基因组水平代谢网络，发现产酸菌在碳水化合物、脂和辅因子/维生素代谢途径中所包含代谢反应的比例低于伴生菌，是其生长缓慢的主要原因；伴生菌可能通过弥补其在半乳糖代谢、丁酸代谢、脂肪酸分解、谷氨酸合成、甲硫氨酸循环、缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸降解、尿素循环、色氨酸代谢、辅因子/维生素合成等途径中的代谢缺陷形成代谢互补关系，构成稳定的共生体系。对混菌体系产古龙酸途径进行功能强化，构建三种产酸能力不同的产酸模块和三种产PQQ水平不同的辅因子合成模块，将两类模块进行搭配组合获得九种组合模块，并发现在K. vulgare HB602中最适配的组合形式ss-pqqABCDEN，可提高混菌体系产古龙酸水平20%（79.1±0.6g/L）。通过在营养条件下50次混菌转接传代的适应性进化，强化了组合模块在工业菌株K. vulgare HKv604中的功能，其中sdh-pqqABCDEN模块和ss-pqqABCDEN模块在工业底盘细胞内发酵水平提高最为显著，混菌产古龙酸浓度达到79.47±0.00g/L和80.48±0.55g/L。