本课题首先通过代谢工程改造谷氨酸棒杆菌,并结合发酵工艺优化,实现了高浓度手性纯的D-（-）-2,3-丁二醇的生产;其次,以能够高效利用木糖的丁二酸生产菌株为评价菌株,考察并优化了其利用木质纤维素水解液生产丁二酸的能力,实现了丁二酸的高得率、高生产速率和高浓度生产;然后通过进化工程手段,获得了不依赖任何质粒能够高效利用木糖进行生长的谷氨酸棒杆菌进化菌株;最后,通过代谢工程改造提高了进化菌株在厌氧条件下发酵生产丁二酸的能力。首先,通过引入来自枯草芽孢杆菌的2,3-丁二醇合成途径,实现了谷氨酸棒杆菌的高纯度（＞98%）D-（-）-2,3-丁二醇的生产。然后通过敲除甘油合成途径关键酶基因nag D和丁二酸合成途径关键基因ppc,成功地消除了摇瓶发酵中的甘油和丁二酸的积累,提高了2,3-丁二醇的得率。再通过发酵培养基优化和溶氧水平优化,进一步提高了2,3-丁二醇的生产速率和得率。最终的工程菌株CGM6,在5 L的发酵罐中通过分批补料发酵在145 h内生产了116.9 g/L手性纯度超过99%的D-（-）-2,3-丁二醇,2,3-丁二醇得率为0.42 g/g葡萄糖,达到理论得率的84%。是目前利用谷氨酸棒杆菌生产2,3-丁二醇的最高水平。其次,以能够高效利用木糖的丁二酸生产菌株为评价菌株,通过发酵优化,确立了好氧阶段以木糖为底物培养菌株,厌氧阶段进行丁二酸发酵的两阶段发酵工艺。工程菌株CGS5能够适应各种比例的葡萄糖和木糖混合糖高产丁二酸。最终,以农业废弃物玉米秸秆水解液为底物,以4.29 g/L/h较高的生产速率和0.87g/g（葡萄糖+木糖+柠檬酸）的较高得率,积累98.6 g/L的高浓度丁二酸,是目前报道的以非粮食来源的木质纤维素基生物质为底物生产丁二酸的最高产量。然后,在以染色体上整合了木糖利用基因xyl AB的工程菌株CGS6为出发菌株,通过两轮进化筛选,获得了好氧条件和厌氧条件下木糖利用能力均显著提升的进化菌株Cev2-18-5,在木糖为唯一碳源和能源的基本盐培养基中,最大比生长速率μmax达0.39 h-1,是目前谷氨酸棒杆菌报道的最高水平。最后,以进化菌株Cev2-18-5为出发菌株,通过代谢工程改造,逐步提高其丁二酸生产能力。最终的工程菌株CGSE7能够以0.88 g/g木糖的得率进行丁二酸的生产,不借助任何质粒且发酵过程无需添加抗生素和昂贵的诱导剂等添加物,是一株非常有潜力的利用木质纤维素基生物质生产丁二酸的平台菌株。