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1，3-丙二醇(1，3-propanediol，简称1，3-PD)作为一种重要的化工原料，是目前国际上公认的六大石化新产品之一，在食品、医药、化妆品等领域具有广阔的应用。生物转化法生产1，3-PD具有非常显著的优势，是目前研究的热点。甘油脱水酶(GDHt，由dhaBCE基因编码)和1，3-丙二醇氧化还原酶(PDOR，由dhaT基因编码)作为生物法生产1，3-PD的关键酶和限速酶，也受到广泛的关注和研究。 本论文从甘油富集培养区和甘油厂的下水道附近取样，取回后对样品进行富集培养，提取其宏基因组DNA。分别设计了GDHt和PDOR编码基因保守区域的简并引物，并以此宏基因组DNA为模板，优化扩增条件后，获得了4个GDHt和2个PDOR编码基因保守区域序列。经测序分析显示，其中保守区域序列BCE1长930bp，与克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumonia)的GDHt编码基因相似性为99％;保守区域序列BCE2长772bp，与产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)的GDH编码基因相似性为97％;保守区域序列BCE3长646bp，与克氏柠檬酸杆菌(Citrobacterkoseri)的假定蛋白编码基因相似性达88％，经生物信息学分析，此假定蛋白编码基因很可能就是GDHt的编码基因;保守区域序列BCE4长438bp，与未培养细菌(Uncultured bacterium)的GDHt编码基因相似度为99％;保守区域序列T1长1100bp，该序列与肉毒梭状芽孢杆菌(Clostridium botulinum)的PDOR编码基因相似性达87％;保守区域序列T2长1100bp，与C.perfringens的PDOR编码基因的相似性达99％。 以宏基因组DNA为模板，在保守区域序列BCE2和T2生物信息学分析的基础上，克隆了dhaBCE2和dhaT2的全长基因，构建了重组表达质粒pET-dhaBCE2和pET-dhaT2，通过化学法分别将它们转化到E.coli Rosetta(DE3)中，获得E.coli-pET-dhaBCE2和E.coli-pET-dha T2的重组菌株。蛋白质电泳分析表明，重组GDHt分别在64 kDa、23 kDa和19 kDa位置有明显的的特征蛋白条带出现;重组PDOR在45 kDa位置有明显的的特征蛋白条带出现，重组GDHt与PDOR蛋白质电泳与预期结果相符。GDHt酶学性质分析表明，以1，2-PD为底物，GDHt的最适pH为9.2，最适反应温度为42℃，其对甘油、1，2-PD和CoB12的Km分别为0.8mmol/L、1.33mmol/L、6.5mmol/L，其对甘油及1，2-PD的比活力分别为97U/mg和78U/mg。PDOR酶学性质分析表明，以丙醛为底物，PDOR还原反应的最适pH为7.5，最适温度为37℃，对丙醛的Km值为2.14mmol/L，比活力为29.5U/mg;以1，3-PD为底物，PDOR氧化反应最适反应pH为9.0，最适反应温度为25℃，对1，3-PD的Km值为1.75 mmol/L，比活力为16.9U/mg。 以重组质粒pET-dhaBCE2和pET-dhaT2为模板，利用具有RBS序列的串联表达引物分别扩增出dhaBCE2和dhaT2基因，构建重组质粒pET-dhaBCE2-dhaT2。将重组质粒转入E.coli Rosetta(DE3)宿主菌，获得GDHt和PDOR编码基因协同表达的重组菌株E.coli-dhaBCE2-dha T2。蛋白质电泳分析表明，重组菌株在64 kDa，23 kDa，19 kDa及45 kDa有特征条带出现，实现了dhaBCE2和dhaT2基因的协同表达。将该重组菌株在含20g/L甘油的发酵培养基中进行摇瓶发酵生产1，3-PD试验，气相色谱分析结果表明，发酵液中有1，3-PD的产生，产量约为11.3g/L，协同表达重组菌得到了成功构建。 本论文通过分子生物学方法从特殊样品来源的宏基因组中获得了多个GDHt和PDOR编码基因保守区域，丰富了GDHt和PDOR的基因资源;分别克隆并协同表达了宏基因组的dhaBCE2和dhaT2基因，构建了产1，3-PD的基因工程菌，并进行了初步发酵研究，为工业化高效发酵甘油生成1，3-PD奠定了基础。