【目的】探究 pta 基因缺失对大肠杆菌发酵生产 L-色氨酸的影响。
【方法】运用 Red 重组技术敲除 pta基因，构建 pta 缺失株 E. coli TRTHΔpta。利用 30 L 发酵罐进行分批补料发酵试验，考察重组菌 E. coliTRTHΔpta 发酵生产 L-色氨酸过程中生物量、L-色氨酸产量、有机酸含量、发酵液中 NH+4浓度及变化。建立了大肠杆菌合成 L-色氨酸的代谢流平衡模型，应用 MATLAB 软件计算出 E. coli TRTH 及其 pta 缺失株发酵中后期代谢网络的代谢流分布。
【结果】发酵结果显示，pta 缺失株能够以较长时间和较高比生长速率保持对数生长，最终菌体生物量和 L-色氨酸产量分别提高了 52. 7% 和 46. 8% 。有机酸含量分析结果表明，pta 缺失株乙酸含量显著降低，只有 2. 5 g/L，仅为亲株的 19. 5% ;丙酮酸和乳酸的含量有一定增加。多参数分析结果显示，pta 缺失株发酵过程中 NH+4浓度较亲株降低 33. 2% 。pta 缺失株发酵生产 L-色氨酸的代谢流量分析结果表明，EMP 途径的代谢流量降低 7. 4% ，PP 途径的代谢流量增加 8. 4% ，TCA 循环的代谢流量降低32. 2%。
【结论】pta 基因的缺失导致在发酵生产 L-色氨酸过程中代谢流发生变化，乙酸含量的显著降低解除了乙酸对菌体生长和产物生成的抑制，使得菌体生物量和 L-色氨酸产量大幅提高。
关键词: Red 重组技术，pta 基因，基因敲除，乙酸，L-色氨酸
