1,2,4-丁三醇(BT)是一种在民用工业和军工业中都有重要应用的化学品.它是一种手性多羟基醇,作为重要的有机合成中间体,广泛应用于烟草、造纸、农业、高分子材料等领域.其硝化产物1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)是火箭、导弹等优良的含能增塑剂,较硝化甘油具有冲击敏感性低、热稳定性好等优点,具有巨大的市场潜力.目前BT的工业化生产主要依靠化学合成法,存在反应条件苛刻、环境污染严重、生产危险性大、副产物多等弊端,由此也限制了BT及BTTN的商业前景.然而,自然界不存在BT的天然生物合成途径,生物法生产BT的研究也进展缓慢,目前没有高效的生物制造方法.因此,构建和优化BT生物合成途径不仅有重要的理论意义,更具有广阔的应用前景.为此,我们通过将外源基因xdh和mdlC导入大肠杆菌中表达,并敲除了xylA、xylB、yagE和yjhH等木糖和中间产物代谢旁路基因,构建了能够将D-木糖转化BT的重组菌株,产量为0.3 g/L.在此基础上,我们针对途径中的限速酶进行了表达量调节和新酶筛选,同时针对整条途径进行了多酶表达量组合调节.经过一系列的菌株优化后,最终获得的重组菌株的BT产量可达到1.58 g/L,较初始菌株提高了4.27倍.