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本文研究目的是利用高质量代谢网络模型预测聚3-羟基丁酸酯（PHB）合成新途径,围绕此目的本文开展了如下工作:对四个已发表的恶臭假单胞菌代谢网络模型进行系统的途径比较与修正,在此基础上构建了高质量恶臭假单胞菌代谢网络模型PpuQY1140,同时提出了一套行之有效的模型质量检测和控制方法并将其应用于复合代谢网络模型PgmQY3592的构建,利用PpuQY1140以及复合模型PgmQY3592预测了PHB合成新途径并进行实验验证。为了构建高质量恶臭假单胞菌基因组尺度代谢网络模型,本文通过对模型边界条件、ATP生成及呼吸链构成等因素进行一致化处理,在此基础上对代谢途径进行系统比较分析,从而找出模型间的差异并确定正确的结果,并且利用基因组注释信息完善模型。最终得到了包含1140个基因,1171个反应和1104个代谢物的高质量恶臭假单胞菌基因组尺度代谢网络模型PpuQY1140。针对上述模型一致化过程中遇到的模型能量无限生成问题,本文提出一种新的思路,即从能量产生角度检测和提高模型质量。通过对2008年以来发表的36个模型进行分析,发现其中21个模型存在ATP无限生成的错误,本研究对这些错误进行归类,提出了详细的模型质量控制方法,并将该方法应用于复合代谢网络模型的构建。在复合模型构建中,以大肠杆菌基因组尺度代谢网络模型iJO1366为蓝本,结合手动和自动化方法添加数据库以及文献中大肠杆菌异源反应,最终构建了包含3592个反应的高质量复合代谢网络模型Pgm QY3592。利用恶臭假单胞菌PpuQY1140模型对PHB最优合成途径进行预测,预测出了PHB高产途径:苏氨酸循环途径。与传统途径经过丙酮酸脱氢酶生成乙酰辅酶A时损失一分子CO2相比,苏氨酸循环通过固定一分子CO2将丙酮酸转换成两分子乙酰辅酶A,PHB碳摩尔得率可从0.67 C-mol/C-mol提高到0.78 C-mol/C-mol葡萄糖,利用大肠杆菌iJO1366模型进行分析发现大肠杆菌利用苏氨酸循环生产PHB的得率可进一步提高到0.81 C-mol/C-mol葡萄糖。在大肠杆菌中进行实验验证,激活苏氨酸循环后PHB得率由0.2提高到0.4 C-mol/C-mol葡萄糖。利用复合模型PgmQY3592预测PHB最优途径,得到四条高产PHB新途径,分别为非氧化酵解途径、木酮糖单磷酸途径、甘油吸收途径和4-羟基丁酸循环途径。引入这四条途径后均能使PHB碳摩尔得率提高到0.88 C-mol/C-mol葡萄糖。非氧化酵解途径引入大肠杆菌进行实验验证,结果显示引入非氧化酵解途径可以将PHB碳摩尔得率从0.26提高到0.43 C-mol/C-mol葡萄糖。