代谢工程研究的一大目的是通过简单可靠的方法提升目标产物产量。目前将外源基因、代谢通路导入工程菌株引入目标产物合成并非难事,但其合成效率与最终产量往往受到代谢流量利用不均衡、相关酶表达强度不匹配等因素的限制。之前的研究主要集中于对单个元件进行调整,如对单个酶进行过表达等提高目标产物产量。但由于代谢网络的关联性与生物体固有的高复杂性,效果未必理想。合成生物学技术如今飞速发展,原来限制其有效应用的两大关键技术:DNA多片段组装与功能元件标准化定量化均取得了一系列进展,进而为许多研究提供了更高效可行的解决方法。以以往研究结果与新技术为基础,对代谢通路进行半理性化设计,对相关酶表达强度进行组合优化,是解决代谢流量利用不均衡提高产量的一个方法。本研究首先构建优化了Gibson Assembly技术,使其达到以86.3%的阳性率高效拼接4个DNA片段,并成功拼接6个DNA片段。研究基于BIOFAB公布的BCD元件,构建了5个可重复使用、梯度强度的双顺反子结构绝缘起始元件,并通过荧光蛋白mCherry对其强度进行了验证。实验使用构建优化的Gibson Assembly技术,一步组装大肠杆菌的MEP合成途径中关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)和异戊酰焦磷酸异构酶(IDI)基因和双顺反子结构绝缘起始元件组,构建一个小型组合文库,与下游β-胡萝卜素合成基因在大肠杆菌共表达。以β-胡萝卜素为筛选标志物,通过检测吸光光度的方法实现筛选。通过合成途径相关表达元件的优化,使得β-胡萝卜素产量比未优化的对照菌提高了10.2倍,表明该组合优化方法的有效性,具有一定的应用潜力,并且我们相信这种优化方法除了MEP途径,可推广适用于一系列次级代谢通路的优化。