苯乳酸（phenyllactic acid,PLA）是一种广泛存在于自然界中的小分子天然有机酸。苯乳酸对细菌和真菌具有广谱抑制性,且活性强于一些常用化学防腐剂,有望成为一种安全无毒的新型生物防腐剂。目前PLA的生物合成研究主要集中在大肠杆菌中,乳酸菌（Lactic acid bacteria,LAB）中鲜有报道。由于大肠杆菌为条件致病菌,且易受噬菌体污染,工业生产中有一定局限。另外,苯乳酸对大肠杆菌具有很强抑制效果,在大肠杆菌中进一步提高苯乳酸产量将面临挑战。乳酸菌是产生苯乳酸的天然宿主,具有产生大量苯乳酸潜力。为此,亟需系统、深入研究乳酸菌苯乳酸的生物合成途径及调控机制,为建立高产菌株提供理论支撑。本研究以4株PLA产量不同的植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）为研究对象,通过基因组、转录组、代谢组分析植物乳杆菌PLA合成代谢调控机制;对L.plantarum YM-4-3 PLA合成相关的差异基因,利用同源重组进行基因敲除,通过分析在不同成分优化培养基中PLA产量、产酸及生长能力变化,确定差异基因在PLA合成中的重要性;以两个PLA合成相关差异基因丝氨酸乙酰基转移酶Cys E和假定蛋白Hpp4基因的敲除株为对象,转录组测序分析进一步揭示Cys E和Hpp4基因的功能。主要研究结果如下:1.比较基因组分析发现S1具有完整的PLA从头合成路径,YM-4-3中缺乏预苯酸脱水酶基因phe A。在4个菌株中均存在完整的PLA合成核心路径,包括4个芳香族氨基酸氨基转移酶和5个乳酸脱氢酶基因,且具有较高的同源性;2.通过转录组、代谢组测序,对培养基优化后PLA高产的YM-4-3（YM-4-3y）、未优化的YM-4-3和低产PLA菌株S1两两比较分析发现,S1具有较弱的从头合成路径归因于Phe、Tyr、Trp底物反馈抑制,且核心路径也并未得到加强导致PLA低产。而YM-4-3由于不具有完整的从头合成路径,主要以核心路径为主合成PLA,并通过辅助路径中心碳代谢的增强,削弱氨基酸及其衍生物的合成介导PLA高产;3.对YM-4-3y中12个特有差异基因进行敲除,获得7个敲除菌株。7个菌株在MRS培养基中生长和产酸均无明显差异。其中ΔCys E在优化培养基中PLA产量降低51.3%,同时其细胞干重也较野生型菌株减少50%,但在MRS培养基中均不存在这些现象;推测优化培养基中某一成分介导Cys E基因的激活,影响细胞生长。电镜扫描结果显示大部分ΔCys E菌株细胞呈团粘连在一起,出现少部分细胞破裂,内容物外泄,细胞皱缩的现象,推测Cys E基因与细胞膜的形成相关。ΔHpp4菌株在优化培养基中发酵上清和单位细胞PLA的产量都有10%左右的上升,其生长和产酸方面的能力均与野生型无明显差异;4.对ΔCys E、ΔHpp4菌株转录组分析发现ΔCys E菌株下调差异基因在嘌呤代谢尤其是次黄嘌呤核苷酸合成代谢途径和脂肪酸生物合成途径中显著富集,上调差异基因在淀粉和蔗糖的代谢途径中富集。推测Cys E基因的缺失影响次黄嘌呤核苷酸合成代谢,导致细胞复制生殖减弱。脂肪酸生物合成的减弱与细胞膜的形成相关,而淀粉和蔗糖代谢途径中上调基因富集在合成6-磷酸-葡萄糖的过程中,可能是为了弥补脂肪酸的合成,从而减少脂肪酸合成不足对细胞膜形成带来的影响。Hpp4基因的缺失主要引起谷氨酸脱氢酶的低表达和丝氨酸D-Ala-D-Ala羧肽酶基因的显著上调,其中羧肽酶的上调整体上提高了细胞内酶的催化和转运活性,从而小幅度提升PLA的产量。