核心问题：高拷贝质粒虽能高效表达基因，但常导致代谢负担，降低整体产物产量。需要评估低拷贝质粒是否能在代谢工程中达到相当或更好的性能。
关键发现：聚磷酸盐方面：低拷贝（pF12-ppk）和高拷贝（pSVD8）质粒均使稳定期单位细胞 polyP 含量从约120 μmol/g DCW增至约220 μmol/g DCW（约80%增强）。高拷贝质粒培养物稳定期细胞密度比低拷贝低约24%，比对照低30% 等 5 条
核心问题：如何减少大肠杆菌培养中乙酸积累，并系统分析宿主现有途径的微小扰动对碳通量再分布的影响
关键发现：ALS表达使乙酸和乳酸积累降低约4倍 等 6 条
核心问题：在烟草中通过叶绿体定位的胆碱单加氧酶(CMO)合成甘氨酸甜菜碱时，通量受什么因素限制？叶绿体对胆碱的跨膜转运是否是关键瓶颈？
关键发现：优化后的CMO表达构建体使CMO活性最高达8 pkat mg⁻¹蛋白，比原有nCMO构建体高100倍以上，比盐胁迫菠菜高10倍，但叶片甘氨酸甜菜碱水平与低活性对照无显著差异（约43-69 nmol g⁻¹ Fw） 等 4 条
核心问题：类异戊二烯化合物在医药和工业上具有重要价值，但其生物合成途径复杂，底盘细胞中前体供应不足、代谢通量受限，导致产量低下，亟需系统的代谢工程改造策略。
关键发现：FPP synthase在E. coli中过表达可占可溶性蛋白的20% 等 6 条
核心问题：厌氧发酵中甘油形成消耗碳源并降低乙醇产率，如何通过代谢工程改变铵同化途径的辅因子需求，减少NADH过剩并增加ATP消耗，从而降低甘油产量、提高乙醇产量。
关键发现：菌株TN19（gdh1Δ PGK1p-GLT1 PGK1p-GLN1）在厌氧批式发酵中乙醇产率较野生型提高10%，甘油产率降低38% 等 2 条
核心问题：厌氧条件下转基因大肠杆菌利用甘油生产1,3-丙二醇时，高浓度甘油（≥5 g/L）抑制细胞生长和产物合成，其中甲基乙二醛（MG）积累是一个重要原因。
关键发现：厌氧发酵8和24 h后，转基因大肠杆菌AG1/pTC9胞外MG浓度为0.34~0.47 mM，胞内MG浓度为1.49~1.63 mM 等 6 条
核心问题：在酿酒酵母中，木糖发酵因NAD+/NADH辅因子失衡导致木糖醇大量分泌、乙醇产量低，通过构建木糖还原酶（XR）和木糖醇脱氢酶（XDH）的双功能融合蛋白，旨在促进底物通道化与辅因子循环，减少木糖醇生成并提高乙醇得率。
关键发现：融合蛋白XR-XDH-S（XR在N端）几乎无XR活性（0.012 U/mg），而XDH-XR-S（XDH在N端）同时具有XR和XDH活性 等 6 条
核心问题：如何在异源宿主中协调表达代谢通路多基因，平衡通量并控制产物分布；具体而言，如何利用mRNA加工与稳定性元件调控类胡萝卜素合成途径中crtI和crtY的相对表达，从而调节β-胡萝卜素与番茄红素的产量比例。
关键发现：['通过改变mRNA二级结构，β-胡萝卜素相对番茄红素的产量比例实现了300倍的变化（1-至300倍）。', 'p70yHP4i菌株积累最多β-胡萝卜素，p70yHP16i积累最多番茄红素，p70yHP17i积累最多八氢番茄红素，p70yi各产物居中。', '所有构建体的总类胡萝卜素（β-胡萝...
核心问题：确定酿酒酵母葡萄糖发酵过程中限制甘油产量的关键步骤（甘油合成或转运）。
关键发现：过表达GPD1或GPD2的菌株甘油产量分别达24.8和24.3 g/L，为对照的3.3倍，乙醇减少10-12 g/L，乙醛积累增加，终生物量降低2倍，发酵时间延长60% 等 4 条
核心问题：膳食中玉米黄质来源有限，需要通过代谢工程提高主粮作物马铃薯块茎中的玉米黄质含量
关键发现：转基因马铃薯块茎中玉米黄质含量提高4至130倍，最高达40.1 μg/g干重（line 47-18） 等 7 条
核心问题：粗糙脉孢菌天然积累番茄红素和神经孢黄素，但产量有限；如何通过代谢工程增强类胡萝卜素生物合成通量
关键发现：GPD启动子驱动cHMG1过表达使番茄红素和神经孢黄素产量分别提高6倍和1.5倍 等 5 条
核心问题：对类胡萝卜素生物合成及其调控机制理解不足，导致作物基因工程中出现多种非预期表型，限制了定向改造。
关键发现：['在拟南芥种子中特异过表达内源八氢番茄红素合成酶（Psy），β-胡萝卜素含量提高43倍，但导致萌发延迟和ABA水平升高。', '通过反义抑制/共抑制玉米黄质环氧化酶（Zep）基因，马铃薯块茎玉米黄质含量提高137倍（达40 μg/g DW）。', '油菜种子特异表达细菌八氢番茄红素合成酶cr... 等 2 条
核心问题：莽草酸是合成抗流感药物达菲的关键手性原料，传统从八角果实提取成本高、难以规模化，需要开发可持续、经济的发酵生产方法。
关键发现：最佳大肠杆菌工程菌通过PTS替换（glf/glk）和tktA过表达，在10-L发酵罐中莽草酸产量达84 g/L，产率0.33 mol/mol葡萄糖 等 7 条
核心问题：在大肠杆菌中，通过染色体启动子工程而非多拷贝质粒过表达，增强异戊二烯途径通量以提高β-胡萝卜素产量，同时避免多拷贝质粒带来的代谢负担、分离不稳定性和基因调控困难。
关键发现：通过染色体启动子替换，dxs、idi、ispDF、ispE、ispB的单独过表达使β-胡萝卜素分别增加2.0、1.4、1.4、1.2和1.3倍 等 5 条
核心问题：在油菜种子中，通过单独或组合表达细菌类胡萝卜素合成基因（crtB, crtE, crtI, crtY）和植物番茄红素β-环化酶，试图在不降低总类胡萝卜素含量的前提下，减少中间产物八氢番茄红素（phytoene）的积累，并提高β-胡萝卜素与α-胡萝卜素的比值。
关键发现：单独表达crtB使总类胡萝卜素较野生型提高约50倍，β/α-胡萝卜素比值为2:1 等 4 条
核心问题：开发一种无需维生素B12的1,3-丙二醇（1,3-PD）工业化生产生物过程。天然高产菌Clostridium butyricum缺乏遗传操作工具，难以进行代谢工程改造，因此需要将C. butyricum中B12非依赖性的1,3-PD合成途径引入遗传工具成熟的C. acetobutylicum，...
关键发现：补料分批培养中，DG1(pSPD5)在47.5小时内消耗1797 mM甘油，产生1,3-PD最高浓度1104 mM，摩尔产率0.65 mol/mol甘油，体积生产率1.8 g/L/h，副产物为丁酸193 mM、乙酸67 mM、乳酸22 mM，无乙醇。在连续培养中（D=0.05 h^-1，pH 等 3 条
核心问题：pBBR1广宿主质粒拷贝数较低，限制了外源基因的表达量，不利于代谢工程应用；需要定向进化以提高其拷贝数。
关键发现：['构建了超过10,000个克隆的突变体库，分离出约36个深黄色克隆，其中10个最高突变体的β-胡萝卜素产量比亲本提高2-3倍。', 'Real-time PCR证实突变质粒在大肠杆菌中的拷贝数比亲本质粒pDCQ318提高3-7倍。', '测序发现突变位于rep基因及其侧翼区 等 2 条
核心问题：如何系统性地识别能够有效提高大肠杆菌番茄红素产量的基因敲除靶点，避免随机/组合搜索的低效。
关键发现：亲本工程菌株番茄红素产量为4700 ppm（mg/g DCW） 等 5 条
核心问题：理解大肠杆菌法尼基二磷酸（FPP）合酶（IspA）产物链长特异性的分子机制，并通过定向进化将其改造成香叶基香叶基二磷酸（GGPP）合酶。
关键发现：从约5000个菌落中筛得28个强红色表型克隆，其中12个独特IspA突变体；突变体在体内显著提高C40类胡萝卜素（番茄红素和四脱氢番茄红素）产量，其中M1、M3、M4、M21、M22、M27为最高（++++）；体外酶活分析显示突变体IspA_M4只产生GGPP（m/z 等 3 条
核心问题：在植物储存器官（马铃薯块茎）中实现营养显著水平的虾青素等酮类胡萝卜素积累，此前尚未有在植物储存器官中达到营养水平虾青素的报道。
关键发现：在S. phureja cv Mayan Gold表达bkt1的块茎中，非酯化虾青素最高约14 μg/g DW（MGbkt1-1为13.9±0.5 μg/g DW），酮类胡萝卜素占总类胡萝卜素的65-70% 等 6 条