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目的:构建及比对分属于激活和抑制型中的不同核糖开关的调控功效,为实现基因电路的精准调控奠定基础;利用多元基因调控元件设计布尔逻辑门模型构建基因电路,引入复杂的逻辑运算实现目的基因表达的精确调控,进而优化特定的代谢途径。方法:1、构建由不同核糖开关（addA与M6,TPP与btuB）调控的绿色荧光蛋白amcyan表达载体,将目的载体转入MG1655菌株中,通过荧光表达量、RT-qPCR分析在不同IPTG浓度诱导下的amcyan表达,与未含有IPTG诱导的表达载体的表达量进行比较,选择合适的IPTG浓度对后续实验进行调控;在上述优化后的IPTG浓度诱导下,对于不同核糖开关添加相对应的配体物,并以不同的配体物浓度去调控绿色荧光蛋白amcyan的表达,选择出addA与M6,TPP与btuB核糖开关的最佳配体物诱导浓度,并进行动态调控效能分析。2、构建基因电路逻辑门模型,在双载体电路中利用lac启动子,核糖开关（M6,addA,TPP,btuB,LysC,c-di-GMP）,噬菌体tR1转录终止子,Pbe启动子、受控基因(pleD,lysCfor)及报道基因amcyan组建“AND”,“NAND”,“OR”,“NOR”,“ANDNOT”这五种逻辑门电路,并通过相对荧光强度、RT-qPCR、HPLC、LC-MS/MS验证处于“AND”,“NAND”,“OR”,“NOR”这四种逻辑门的运算功效。结果:1、在IPTG的诱导下,绿色荧光蛋白表达量随着IPTG浓度的增加而增加,并且IPTG浓度为1mM时,绿色荧光表达量最高。当以1mM的IPTG浓度激活表达时,在addA与M6激活型核糖开关的调控下,随着配体物浓度的增加绿色荧光表达量增加,且addA核糖开关比M6核糖开关拥有更大的动态调控效能;相反,在TPP与btuB抑制型核糖开关的调控下,随着配体物浓度的增加绿色荧光表达量减少,且btuB核糖开关的动态调控效能略大于TPP核糖开关。2、利用逻辑门模型成功在大肠杆菌（E.coli）中构建并验证了4种逻辑门电路。在“AND”门逻辑运算环境中,当两种配体物（TPP与AdoCbl）同时输入时,绿色荧光输出最大。只输入一种配体物或者都不输入时,都会促使lysCfor基因表达,导致体内L-赖氨酸含量上升,大量L-赖氨酸的积累使lysC核糖开关的RBS闭合,让报道基因表达受阻;在“NAND”门逻辑运算环境中,当两种配体物（TPP与AdoCbl）同时输入时,绿色荧光输出最小。两种配体物只输入一种或者都不输入时,促使pleD基因表达导致体内c-di-GMP浓度上升,大量的c-di-GMP使c-di-GMP开关激活,RBS裸露,使报道基因表达;在“OR”门逻辑运算环境中,当两种配体物（Amm与2-AP）都不加入时,绿色荧光低表达。其余配体输入情况都会促使pleD基因表达导致体内c-di-GMP浓度上升,进而激活c-di-GMP开关使报道基因表达;在“NOR”门逻辑运算环境中,两种配体物（Amm与2-AP）都不加入时,绿色荧光高表达。当只输入一种配体物或者都输入时,促使lysCfor基因表达使L-赖氨酸浓度上升,导致lysC核糖开关的RBS闭合,让报道基因表达受阻。结论:1、相同作用机制的不同核糖开关调控功效存在差异,拥有动态调控效能优势的激活型开关addA与抑制型开关btuB更适合在大肠杆菌中用于代谢精确调控与靶基因精准表达。2、设计的逻辑门模型成功地用于大肠杆菌基因电路的构建,不同作用机制调控元件的转换形成了逻辑门电路的多样性,且每种逻辑门电路（“AND”,“NAND”,“OR”,“NOR”）都达到了预期的运算功效和预期的调控特征。该逻辑门模型为基因电路的设计和代谢途径的精确控制提供了新的思路,在生物计算和合成生物学中显示出巨大的应用潜力。