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L-苏氨酸是人体必需氨基酸之一，在食品、医药、饲料等领域有广泛应用。在大肠杆菌发酵过程中，草酰乙酸作为前体物参与L-苏氨酸的合成，增加前体物草酰乙酸的合成量，对于提高L-苏氨酸产量有一定的帮助。此外，增加细胞内NADPH的合成量，为L-苏氨酸合成提供足够的还原力，也是提高L-苏氨酸产量的重要策略。优化培养条件，在培养基中添加甜菜碱，对提高L-苏氨酸的转化率有积极作用。 在L-苏氨酸发酵生产过程中，乙醛酸循环起到部分回补途径的功能。本实验利用Red重组技术，以L-苏氨酸生产菌Escherichia coli THRD为出发菌株，构建了iclR基因缺失菌株THRD△iclR以及不同强度启动子替换aceBAK启动子的菌株THRD P1和THRD P2。摇瓶发酵结果显示，THRD△iclR的L-苏氨酸产量及糖酸转化率分别为42.60±1.23 g/L和32.77％，较原菌THRD(35.32±1.07 g/L和27.17％)分别提高20.61％和20.70％。THRD P1 L-苏氨酸产量及糖酸转化率分别为36.50±1.42 g/L和28.08％，较原菌THRD（35.32±1.07 g/L和27.17％）分别提高3.34％和3.39％。而THRD P2发酵8h后菌体生长停滞，最终L-苏氨酸产量及糖酸转化率分别为8.31±1.31 g/L和20.78％，较原菌THRD（35.32±1.07 g/L和27.17％）分别降低了76.47％和23.52％。综上所述，适当增强乙醛酸循环有利于L-苏氨酸的积累，而过强的乙醛酸循环会影响菌体的正常代谢。 丙酮酸羧化酶是供给草酰乙酸的主要补充反应，但大肠杆菌中不含此酶。以L-苏氨酸生产菌E.coli THRD为出发菌株，在大肠杆菌中异源表达来自枯草芽孢杆菌中的丙酮酸羧化酶基因pycA，摇瓶结果显示，E.coli THRD+pWSK29-pycA的L-苏氨酸产量及糖酸转化率分别为46.09±1.58 g/L和30.72％，较E.coli THRD+pWSK29(41.05±2.51 g/L和27.37％)分别提高12.28％和12.24％;E.coli THRD+pTrc99a-pycA与E.coli THRD+pTrc99a相比，生物量提高了31.69％，而L-苏氨酸的产量及糖酸转化率分别为35.91±1.15 g/L和23.94％，较E.coli THRD+pTrc99a(40.06±1.25 g/L和26.71％)分别降低了10.36％和10.37％，表明适当表达丙酮酸羧化酶有利于L-苏氨酸的合成。随后构建了基因整合菌E.coli THRD pykF∷pycA，发酵结束后，THRDpykF∷pycA的L-苏氨酸产量与E.coli THRD△pykF相比变化并不明显，表明在敲除丙酮酸激酶基因(pykF)的基础上再异源表达pycA基因，对于L-苏氨酸的积累影响不大。 NADPH是细胞内重要的还原力，通过提高NADPH的供应，增强L-苏氨酸的代谢支路，能促进苏氨酸的合成，提高产率。本实验以L-苏氨酸生产菌E.coli THRD为出发菌株，用来自丙酮丁醇梭杆菌中的NADP+依赖性3-磷酸甘油醛脱氢酶基因gapC替换在糖酵解途径中起重要作用的NAD+依赖性3-磷酸甘油醛脱氢酶编码基因gapA，实验证明，gapA替换成功后，胞内NADPH的合成量得到提高，摇瓶发酵结果显示，THRD gapA∷gapC L-苏氨酸产量较原菌THRD略有提高;利用5L发酵罐进行分批补料发酵实验，结果表明，改造菌THRD gapA∷gapC L-苏氨酸产量119.53 g/L，糖酸转化率49.51％，较原菌(109.98 g/L，45.56％)分别提高了8.68％和8.67％。综上所述，替换糖酵解途径关键酶基因gapA，胞内NADPH量增加，有利于大肠杆菌THRD高产L-苏氨酸。 甜菜碱作为一种生物碱，可以调节胞内渗透压，提供甲基。本实验以L-苏氨酸生产菌Escherichia coli THRD为出发菌株，在培养基中分别添加甜菜碱盐酸盐与磷酸盐，发酵结果表明，底料中先添加0.5 gL甜菜碱盐酸盐，再按1g/L随糖流加的组合效果最为明显，转化率为54.94％，较原菌THRD(47.75％)提高了15.06％。