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光学纯D-乳酸是生物可降解塑料聚乳酸(PLA)的重要单体，主要由微生物发酵获得。与L-乳酸研究相比，D-乳酸发酵菌株较少，并且均为常温菌株，发酵生产线需要灭菌，造成了D-乳酸生产成本较高。耐热凝结芽孢杆菌能够高效合成光学纯L-乳酸，对营养条件要求低，适合开放式发酵工艺，极大的降低了生产成本，被认为是一种有潜力的生物基化学品生产菌。 在凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans DSM1基因组中，注释出三个L-乳酸脱氢酶(LDH)编码基因（ldhL1、ldhL2、ldhL3）和一个D-LDH编码基因（ldhD），其中ldhL3还注释为亮氨酸脱氢酶编码基因。通过基因敲除和回补实验发现，ldhL2基因的缺失对凝结芽孢杆菌DSM1的乳酸发酵谱没有影响，而ldhL1单独缺失或ldhL1ldhL2双缺失则完全阻断了L-乳酸的产生，而ldhL1的回补恢复了同野生型菌株相同的乳酸发酵水平。以上结果也说明ldhL3在体内没有乳酸脱氢酶的活力。体外酶学检测中也发现ldhL3只展现出亮氨酸脱氢酶活性，没有乳酸脱氢酶的功能。通过详细考察乳酸菌体内的各个注释的乳酸脱氢酶功能，证实ldhL1对凝结芽孢杆菌B.coagulans DSM1中的L-乳酸生产和NADH平衡至关重要，也为下一步改造凝结芽孢杆菌生产其他化学品奠定了基础。 用来源于德氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶基因LdldhD取代ldhL1，构建凝结芽孢杆菌B.coagulans D-DSM1菌株，产物由L-乳酸转变为D-乳酸，光学纯度在99％以上，发酵水平和野生型菌株一致。对B.coagulans D-DSM1菌株进行开放式发酵，过程中没有污染，产物D-乳酸光学纯度达100％，转化率0.98g/g，具有很大的工业生产潜力。在ldhL1ldhL2双缺失菌株中发现，敲除了L-乳酸合成途径后，D-乳酸产量也极低，这说明凝结芽孢杆菌体内自身的D-乳酸脱氢酶活力很低。为了考察D-乳酸脱氢酶活力低的原因，在ldhL1ldhL2双缺失菌株中，分别用ldhL1启动子和自身的ldhD启动子区域驱动表达德氏乳杆菌LdldhD和自身ldhD基因，通过比较D-乳酸产量和体外酶活数据分析及ldhD转录情况分析，发现是自身ldhD酶活低造成的D-乳酸产量低，而不是抑制了ldhD的表达。因此，若用高活性D-LDH基因替换自身ldhD，将进一步提高D-DSM1菌株的D-乳酸产率，这为后续研究提供了参考。 同时研究初步筛选出凝结芽孢杆菌的乳酸转运元件，判断乳酸通透酶LutP对乳酸有转运作用，为构建高效耐酸菌株提供了依据。