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丙酮丁醇梭菌是重要的工业微生物，被广泛的用于丙酮、丁醇和乙醇的生产。为了使丙酮丁醇梭菌具有较强的目标产物的生产能力，需要对菌株代谢途径进行改造或对其生理功能进行改善。然而，丙酮丁醇梭菌遗传操作系统的不完善限制了对菌株代谢途经的改造，一方面，外源DNA的转化效率较低，使得传统的同源重组方法很难能进行，也不能满足高效的重组方法所需要的转化效率，另一方面，已有的基因敲除方法步骤繁琐，缺少高效的基因敲除方法。此外，目前优化菌种的方法大部分都是代谢途径导向的菌株改造，菌株的环境适应很难得到改善，很少有研究从生理功能的全局性角度考虑，既能改善生长、代谢能力又能改善耐受能力。 本研究主要内容包括：⑴通过失活制性内切酶基因SMB_G3576提高了丙酮丁醇梭菌的转化效率。为了提高丙酮丁醇梭菌的遗传可操作性，我们研究了限制性修饰系统对转化效率的影响，研究发现敲除限制性内切酶基因SMB G3576后，菌株的转化率提高了10倍。转化效率的提高将有助于提高外源DNA的重组效率，为其他遗传操作系统的发展建立了基础。⑵在丙酮丁醇梭菌中实现了基于RecT的基因重组方法。为了在丙酮丁醇梭菌中发展更为高效的基因敲除方法和外源基因的基因组整合方法，在梭菌属菌株中筛选有功能的RecET/RecT重组酶，通过在大肠杆菌中的功能验证，筛选出了三个有重组功能的recET基因。将这三个有功能的recET及recT用诱导型启动子Pcm-2tetO1表达，通过红霉素筛选模型验证了来自产气荚膜梭菌的recT基因(CFP0939)在丙酮丁醇梭菌中有重组功能，可以将人工合成的短链寡核苷酸ssDNA整合到质粒的同源区域，从而将质粒上红霉素抗性基因的突变位点修复过来。这个工作将有助于在梭菌中发展更高效的基因编辑方法。⑶开发了一种对丙酮丁醇梭菌蛋白质翻译及翻译后水平进行生理功能全局扰动进而改善生理功能的方法。为了改善丙酮丁醇梭菌的生理功能，将微生物谷氨酰胺转胺酶的成熟酶的基因mtg和其前导序列(pro)在诱导型启动子Pcm-2tetO1控制下引入到丙酮丁醇梭菌中表达，引起了宿主多种生理功能的扰动，明显改善了细胞对氧化胁迫的耐受性，提高了细胞的生物量(35％)和溶剂产量(10.5％)，减少了丁酸产量(44.3％)。结合我们之前在乳酸乳球菌巾MTG改善宿主有氧生长和耐H2O2的研究，将MTG引入到非MTG产生菌中是一种可以用来改善宿主微生物生物特性和功能的有效的策略。