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Klebsiella pneumoniae（kp）是一种优良的2，3-丁二醇生产菌株，R-乙偶姻是2，3-丁二醇合成途径中的一个中间代谢产物，野生菌株中R-乙偶姻积累量很少，而缺失了丁二醇还原酶活性的kp-△budC具有很高的R-乙偶姻积累能力。本文构建了一系列与R-乙偶姻合成和分解代谢相关基因的突变株，通过这些突变株代谢特性变化，对Klebsiella pneumoniae合成R-乙偶姻的机理进行了研究。 kp-△budC以葡萄糖为碳源合成R-乙偶姻的过程中，当葡萄糖耗尽后，发酵液中积累的R-乙偶姻会被细胞当做碳源再次利用。乙偶姻的再次利用是由乙偶姻脱氢酶复合物催化分解形成乙酰CoA和乙醛。aco基因缺失的突变株kp-△budC-△aco不能以乙偶姻为唯一碳源进行生长代谢，积累的乙偶姻也不会被分解代谢。然而，当存在其他碳源时，积累的乙偶姻可以转化为2，3-丁二醇。这是由于除了丁二醇脱氢酶，细胞内还存在其他转化乙偶姻还原成2，3-丁二醇的酶。利用kp-△budC突变株批次发酵实验进行了发酵条件的优化，好氧发酵以及弱酸性环境有利于R-乙偶姻的积累。利用kp-△budC-△aco双敲突变株在优化的发酵条件下进行57h补料分批发酵，得到了62.3g/L的R-乙偶姻，光学纯度达到98％，底物转化率为28.7％。 已经报道的能够催化乙偶姻转化成2，3-丁二醇的酶包括:甘油脱氢酶dhaD、甘油脱氢酶gldA，和短链酰基脱氢酶acyl。在kp-△budC的基础上，本文构建了kp-△budC-△dhaD-△gldA-△acyl四基因缺失突变株，经过补料分批发酵试验后，突变株的2，3-丁二醇产量相较于对照kp-△budC有所下降，但仍然有2，3-丁二醇合成，R-乙偶姻产量也没有明显增加。 乳酸和乙醇是乙偶姻发酵过程中的两个主要副产物。为了降低这些副产物产量，提高乙偶姻合成途径代谢流，本文构建了kp-△budC-△ldh、kp-△budC-△adhE、kp-△budC-△ldh-△adhE三株突变株。突变株发酵结果显示相较于对照kp-△budC，R-乙偶姻产量并没有明显增加，但2，3-丁二醇产量有所上升。 为了更进一步探寻R-乙偶姻与2，3-丁二醇的代谢途径，分别构建了缺失α-乙酰乳酸合成酶基因budB、ilvB、ilvI的突变株，发酵结果显示kp-△budB无乙偶姻与2，3-丁二醇的积累，证明了乙酰乳酸合成酶途径是乙偶姻与2，3-丁二醇的唯一代谢途径，在此途径之后除了budC、dhaD、gldA、acyl途径之外还有别的2，3-丁二醇生成途径。而kp-△ilvB与kp-△ilvI发酵结果显示这两个基因对于乙偶姻和2，3-丁二醇合成无明显影响。 乙偶姻脱氢酶复合物除了催化乙偶姻分解外，还催化丙酮酸代谢成乙酰CoA，细胞内还存在另外一个催化丙酮酸到乙酰CoA的酶-丙酮酸甲酸裂解酶。两者催化的反应差别在于，乙偶姻脱氢酶复合物催化的反应产生一分子NADH，而丙酮酸甲酸裂解酶催化的反应不产生NADH。kp-△aco和kp-△pflB是两个酶分别失活的突变株。kp-△pflB和kp-△budC-△pflB合成大量乳酸，进而构建了kp-△pflB-△ldh和kp-△budC-△pflB-△ldh菌株消除乳酸合成。kp-△budC-△aco、kp-△budC-△pflB、kp-△budC-△pflB-△ldh以葡萄糖为碳源批次发酵生产乙偶姻，结果显示乙偶姻产量相较于对照kp-△budC并没有明显增加。然而kp-△aco分别以甘油和葡萄糖为碳源合成1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的生产速率明显增加。kp-△pflB-△ldh分别以甘油和葡萄糖为碳源合成1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的底物转化率明显增加。