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L-精氨酸因其生理药理功能的多样性在医药、食品等领域具有非常广泛的应用。钝齿棒杆菌SYPA5-5是课题组经多级诱变筛选获得的高产L-精氨酸菌株，课题组对其L-精氨酸合成途径及调控机制进行了详细研究。EMP途径是生物体内葡萄糖分解代谢的共同途径，在EMP途径中由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应都是不可逆反应，对EMP途径有重要的调节作用。本文首先将钝齿棒杆菌EMP途径中催化不可逆反应的关键酶葡萄糖激酶(GLK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PYK)分别在E. coli BL21中克隆表达，并利用Ni-NTA纯化获得纯酶，研究酶学性质。GLK的比酶活为58.91U mg-1，回收率为81.73%，最适反应pH为7.5，最适反应温度为30℃，对底物葡萄糖的Km值为0.159mmol L-1；PFK的比酶活为109.96U mg-1，回收率为84.70%，最适反应pH为7.0，最适反应温度为25℃，对底物果糖-6-磷酸的Km值为0.076mmol L-1；PYK的比酶活为188.64U mg-1，回收率为78.16%，最适反应pH为7.5，最适反应温度为45℃，对底物磷酸烯醇式丙酮酸Km值为0.120mmol L-1。将钝齿棒杆菌EMP途径关键酶GLK、PFK和PYK分别在精氨酸高产菌Corynebacterium crenatum SYPA5-5中加强表达，重组菌摇瓶发酵结果表明加强表达PFK的重组菌中L-精氨酸的产量为34.7g·L-1，比原始菌的30.1g·L-1提高了15.3%；加强表达PYK的重组菌中L-精氨酸的产量为35.0g·L-1，比原始菌提高了16.2%。对重组菌进行5L发酵罐发酵研究，结果显示加强表达PFK的重组菌中L-精氨酸的产量为42.5g·L-1，比原始菌的36.1g·L-1提高了17.7%，最大精氨酸产率为0.54g·L-1·h-1，比原始菌的0.46g·L-1·h-1提高了17.4%；加强表达PYK的重组菌中L-精氨酸的产量为43.3g·L-1，比原始菌提高了19.9%，最大精氨酸产率为0.55g·L-1·h-1，比原始菌提高了19.6%。将PFK和PYK在C. crenatum SYPA5-5中共同加强表达，重组菌摇瓶发酵时L-精氨酸的产量为39.6g·L-1，比原始菌的31.7g·L-1提高24.9%，重组菌5L发酵罐发酵时L-精氨酸的产量为48.7g·L-1，比原始菌的38.2g·L-1提高了27.5%，最大精氨酸产率为0.63g·L-1·h-1，比原始菌的0.49g·L-1·h-1提高了28.6%。本论文考察了EMP途径关键酶的酶学性质，为发酵优化奠定基础，并将EMP途径中关键酶磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶在高产精氨酸钝齿棒杆菌中共同加强表达，提高L-精氨酸的产量，为研究中心碳代谢对L-精氨酸合成的影响提供了实践基础。