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1，3-丙二醇是一种重要的大宗化学品，其主要应用是作为单体合成聚酯材料。相比于其他二元醇形成的聚酯材料，1，3-丙二醇合成的聚酯材料具有更加优良的性能。Klebsiella pneumoniae是一种能够代谢甘油合成1，3-丙二醇的菌株。本论文针对K.pneumoniae代谢甘油合成1，3-丙二醇进行研究，通过遗传改造提升菌株合成1，3-丙二醇的性能。 K.pneumoniae的1，3-丙二醇合成途径是一个歧化过程，包括氧化支路和还原支路。在氧化支路，甘油代谢生成乳酸、2，3-丁二醇、琥珀酸、乙酸、乙醇等副产物。副产物的存在不仅降低原料的利用率，而且为后期目的产物的分离提取增加负担。本论文利用基因同源重组技术，针对乳酸、2，3-丁二醇、琥珀酸、乙酸、乙醇等副产物合成的关键基因进行敲除。通过考察工程菌的生理特性，确定了影响K.pneumoniae合成乳酸、2，3-丁二醇、乙醇等副产物的关键基因，分别是编码乳酸脱氢酶的基因ldhA、编码乙酰乳酸合成酶的基因budA和编码乙醇脱氢酶的基因adhE。工程菌K.pneumoniaeΔldhAΔadhE表现出优良的1，3-丙二醇合成性能，不仅消除了乳酸和乙醇的合成，琥珀酸的合成量也显著减少，而且目的产物1，3-丙二醇的产量达到60.32g/L。相比于野生型菌株，该突变株1，3-丙二醇的产量和底物的转化率均提高10％以上。 在1，3-丙二醇合成的还原支路，甘油在甘油脱水酶的催化下生成3-羟基丙醛，3-羟基丙醛被氧化生成1，3-丙二醇。文献报道克雷伯氏产酸杆菌中，甘油脱水酶存在一个同工酶—丙二醇脱水酶，该酶由pduCDE编码。通过基因序列分析，发现K.pneumoniae CGMCC1.6366基因组中同时存在甘油脱水酶和丙二醇脱水酶。利用基因同源重组技术，考察甘油脱水酶和丙二醇脱水酶对K.pneumoniae代谢合成1，3-丙二醇的影响。突变株生理特性实验表明甘油脱水酶和丙二醇脱水酶均能催化甘油完成脱水反应，但是失活其中一个酶后对碳源在氧化支路和还原支路之间的分配有影响。突变株K.pneumoniaeΔpduCDE合成1，3-丙二醇的水平提高，而乳酸和乙醇等副产物的产量减少，表明甘油脱水酶(DhaB)有利于碳源流向还原支路;突变株K.pneumoniaeΔdhaB合成1，3-丙二醇的产量减少，而乳酸和乙醇的产量增多，表明丙二醇脱水酶(PduCDE)促使更多碳源流向氧化支路。 甘油脱水酶和丙二醇脱水酶在催化过程中都需要活化因子恢复活性。甘油脱水酶活化因子的大亚基由orfZ编码，丙二醇脱水酶活化因子的大亚基由pduG编码。为了考察活化因子与脱水酶的相互关系以及对菌体代谢合成1，3-丙二醇的影响，针对脱水酶编码基因dhaB/pduCDE和活化因子编码基因orfZ/pduG进行组合敲除。根据工程菌合成1，3-丙二醇的性能，发现orfZ编码的活化因子具有专一性，只能够活化甘油脱水酶;而pduG编码的活化因子对甘油脱水酶和丙二醇脱水酶都有活化作用。此外，OrfZ/DhaB比PduG/PduCDE具有较高的甘油脱水反应催化活性，在K.pneumoniae代谢合成1，3-丙二醇的途径中起主要作用。 K.pneumoniaeΔpduCDE在合成1，3-丙二醇方面展现出优良的性能。结合副产物消除的研究结果，将K.pneumoniaeΔpduCDE的乳酸合成和乙醇合成途径阻断，构建工程菌K.pneumoniaeΔpduCDEΔldhAΔadhE。K.pneumoniaeΔpduCDEΔldhAΔadhE合成1，3-丙二醇的性能进一步提高，发酵32h，1，3-丙二醇的产量达到70g/L，原料质量转化率提高到50％以上。 K.pneumoniae的细胞表面存在一层厚厚的荚膜。荚膜的存在阻碍了细菌接受外源DNA的转化效率。另外荚膜的主要成份是多糖，多糖的合成使发酵液的粘度增大，不利于下游目的产物的分离提取。为了消除细胞合成荚膜，将荚膜合成基因簇中编码荚膜多糖输出蛋白的wza进行敲除。实验结果表明K.pneumoniaeΔwza转化效率提高10倍，发酵液的粘度明显降低。