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谷氨酸棒杆菌是工业生产氨基酸的主力菌株，与大肠杆菌相比，低两个数量级的DNA电转化效率是限制其高效代谢工程改造的重要因素。目前主要通过热激短暂破坏限制性修饰系统和添加细胞壁抑制剂改变细胞被膜结构来提高谷氨酸棒杆菌的电转化效率。本课题组前期研究发现，突变菌株SL4无需使用以上两种策略即可达到野生菌株76倍的电转化效率。本研究主要通过探究SL4与其野生菌株ATCC13869的基因组差异，发现影响谷氨酸棒杆菌电转化效率的分子机理，为进一步提高电转化效率提供理论基础。主要研究内容与结果如下: (1)对SL4与ATCC13869菌株进行比较基因组分析，发现10个可能提高细胞电转化效率的基因突变。其中，8个突变基因参与细胞壁合成，其余2个突变基因与限制性修饰系统相关。 (2)将10个基因突变分别引入野生型菌株ATCC13869，获得10个突变体，评价其电转化效率，结果显示ponAY489C和ddlG256S突变体的电转化效率分别为野生型菌株的20.25倍和5.48倍，这两个基因都与细胞壁的肽聚糖合成相关，但双突变体不能进一步提高电转化效率，表明ponA基因的突变Y489C是影响电转化效率的主要突变。 (3)为了分析点突变体ponAY489C提升细胞电转化效率的机理，在ATCC13869菌株基础上构建敲除突变体△ponA，在不添加细胞壁抑制剂条件下检测电转化效率，△ponA突变体的电转化效率为野生型的5.90倍，表明敲除ponA基因可以提高电转化效率;在添加细胞壁抑制剂条件下，发现敲除突变体△ponA不能提高电转化效率，而点突变体po nAY489C的电转化效率达到野生型的18.3倍，表明点突变更有利于电转化效率的提升。 (4)通过在△ponA敲除突变体中表达GFP-PonA融合蛋白，分析点突变对PonA细胞膜定位的影响，结果显示点突变Y489C对酶PonA的膜定位无影响。通过肽聚糖的Van-FL染色实验，发现突变体ponAY489C与△ponA的肽聚糖合成均被弱化，其中敲除突变体△ponA的弱化程度更高。说明肽聚糖合成基因ponA的突变(Y489C)和敲除均可通过弱化肽聚糖肽链的交联度显著提高谷氨酸棒杆菌电转化效率，但点突变体的弱化程度更有利于提高电转化效率。因而ponA基因可作为提高电转化效率的策略靶点。 (5)利用CRISPR/dCas9抑制系统，对肽聚糖合成关键基因进行弱化并测试被弱化细胞电转化效率。研究结果显示ponA基因弱化菌株的电转化效率为野生型的9.85倍;murA，murC,ftsW和pbp4基因弱化菌株分别为野生型电转化效率的2.06-3.25倍。说明肽聚糖合成的弱化对提升谷氨酸棒杆菌电转化效率有重要作用。