为了研究碳源和氧分压对细菌纤维素合成及纤维结构的影响,本文从单一碳源培养,复合碳源培养,过表达FBP蛋白,以及不同碳源及氧分压等角度,通过测定发酵参数,细菌纤维素材料性能以及相关酶活水平,并通过代谢组学技术进一步探究碳源及氧分压对细菌纤维素合成机制的影响。得到的结果如下:(1)通过葡萄糖和甘油作为单一碳源合成细菌纤维素,以葡萄糖为碳源相比,甘油为碳源时G.xylinus CGMCC 2955的细胞浓度低,pH值高,副产物葡萄糖酸浓度低,细菌纤维素产量高,产量为4.930 g/L,碳源-细菌纤维素转化率高。其中甘油为碳源,发酵起始的细菌纤维素产量低,终产量高,这是由于葡萄糖和甘油为碳源时,菌体代谢及细菌纤维素合成途径差异的影响。(2)在单一碳源合成细菌纤维素实验结果的基础上,利用葡萄糖和甘油的复合碳源合成细菌纤维素,最优复合碳源比例是葡萄糖:甘油为1.5:1,最优复合碳源合成细菌纤维素产量为5.994 g/L,复合碳源合成细菌纤维素的孔隙率、结晶度及杨氏模量增大。(3)确定果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)是糖异生途径的限速酶。通过过表达fbp基因,构建过表达FBP蛋白菌株,与G.xylinus CGMCC 2955的发酵参数相比,G.xylinus-fbp+的细胞浓度增大,细菌纤维素产量及碳源-细菌纤维素转化率降低。(4)通过调节碳源及氧分压,从发酵参数、材料性能、代谢组学以及相关酶活水平对G.xylinus CGMCC 2955及G.xylinus-fbp+合成细菌纤维素进行研究。15%氧分压条件下,以甘油为碳源,G.xylinus CGMCC 2955合成细菌纤维素产量最高,且以甘油为碳源可以通过减少副产物葡萄糖酸的含量进一步减少氧浓度对于细菌纤维素产量的影响。低氧培养条件下,FBP蛋白的过表达会促进了碳源向细菌纤维素合成代谢。随着氧分压的增大,孔隙率增大,G.xylinus-fbp+合成的细菌纤维素孔隙率增大。对代谢组学数据和胞内相关酶活水平分析结果表明,随着氧分压的增大,EMP途径关键酶以及UGPase酶活力降低,氨基酸以及脂肪酸的相对含量增加。在15%氧分压条件下,FBP蛋白的过表达会促进D-木糖、D-(-)-塔格糖以及脯氨酸的显著累积。