1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 谷氨酸棒杆菌研究背景

谷氨酸棒杆菌（corynebacterium glutamicum）作为重要的工业微生物，已被广泛应用于发酵工业、生物催化和环境治理等领域，尤其用于氨基酸的发酵生产已有60多年的历史，已报道的产量最大的氨基酸如l-谷氨酸、l-赖氨酸全部由c. glutamicum的突变株生产得到。以c. glutamicum atcc 13032为代表的多株谷氨酸棒杆菌基因组测序的完成为利用系统代谢工程与合成生物学技术对菌株进行设计与改造提供了大量的信息和技术支持，通过分析基因组网络信息，界定物质与能量代谢的功能模块，找出与目的产物积累相关的途径及关键酶，设计并优化人工合成目标，在谷氨酸棒杆菌底盘细胞中系统进行检测评价及功能替换，获得代谢途径的最佳物质流、能量流与信息流分布，可以最大化积累目的产物，从而构建出具备理想特征的谷氨酸棒杆菌细胞工厂，现在已有许多成功的实例。

l-精氨酸系列氨基酸主要包括l-精氨酸、l-鸟氨酸和l-瓜氨酸，在人体内同时参与尿素循环，对维持哺乳动物细胞环境中铵离子浓度起着非常重要的作用。l-精氨酸系列氨基酸具有重要的生理作用，已被广泛用于医药领域和食品工业，具有良好的市场前景。发酵法已在l-精氨酸的工业生产中广泛应用， l-鸟氨酸和l-瓜氨酸发酵法通常采用精氨酸缺陷型菌种，在已有精氨酸高产菌基础上筛选精氨酸缺陷型可以随机得到瓜氨酸或鸟氨酸高产菌株，但采用传统诱变法随机型较大，不易得到高产菌种，尤其是瓜氨酸高产菌株筛选条件更加难以确定。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题

本研究以谷氨酸棒杆菌生产瓜氨酸为研究模型，选择最佳的氨甲酰磷酸合成酶，研究其表达水平对碳代谢流分布的影响，从而确定合适的表达水平；进而利用具有不同氨甲酰磷酸合成与供给能力的一系列谷氨酸棒杆菌工程菌株，系统考察氨甲酰磷酸代谢对细胞生长与关键代谢途径的重要影响，基于代谢途径模块化调控策略，实现谷氨酸棒杆菌中”生物分子阀门”的构建及氨甲酰磷酸代谢途径的理性调控。此外，通过研究碳酸氢盐和铵盐对碳代谢流分布的影响，阐明”生物分子阀门”的控制规律。

拟采用的研究手段