能源危机和环境污染问题以及生物质的遍及性和再生性使得生物质能得到政府和学者的广泛关注。衣康酸被美国能源部列为十二种最具开发潜力的生物基平台化学物之一，衣康酸及其酯类是化工原料生产中的重要的中间体也是化学合成工业的重要原辅材料。以木质纤维素为原料利用生物发酵法能够降低衣康酸生产成本推动衣康酸的广泛利用。糠醛作为木质纤维素水解液代表性抑制剂对衣康酸生产菌土曲霉具有毒害作用。本研究以土曲霉GIM3.388为出发菌株，选择并优化其生产衣康酸的发酵培养基，并针对代表性抑制剂糠醛的耐受问题，研究了在糠醛胁迫下土曲霉的亚细胞结构和代谢水平的差异。\n 对比不同土曲霉菌株利用不同碳源对衣康酸生产的影响，筛选出土曲霉GIM3.388为衣康酸生产的优良菌株，葡萄糖为最适碳源。采用单因素实验方法，优化了土曲霉生产衣康酸发酵培养基的发酵环境和培养基成分，最优发酵条件为:pH为3、温度为32℃、70g/L葡萄糖、3.0g/L硝酸铵、0.4g/L玉米浆干粉、0.1g/L磷酸二氢钾、0.001g/L硫酸铜、2.0g/L硫酸镁(MgSO4·7H2O)。条件优化后，发酵第五天的衣康酸浓度从10.12g/L增加至19.07g/L。\n 以土曲霉GIM3.388为出发菌株，利用化学诱变方法筛选得到一株能够耐受高浓度糠醛的耐受菌株，其在液体土豆葡萄糖培养基中生长速率发生了显著的变化，与原始菌株相比，迟滞期和生物量均降低约一半。糠醛浓度在0.2～1.0g/L的范围内，耐受菌株的糠醛降解能力均高于原始菌株，特别是在较低浓度糠醛(＜0.6g/L)耐受菌株糠醛降解能力远高于原始菌株。但是，在含有糠醛的发酵培养基中两菌株衣康酸生产能力没有发生明显变化。\n 利用透射电镜观察在含有糠醛和未含有糠醛的发酵培养基中耐受和原始菌株亚细胞结构的变化。透射电镜图像表明:诱变后，耐受菌株中线粒体的形态由椭圆变为椭圆且两端稍尖，脂滴的数量和体积均减少，囊泡增多。糠醛的加入使耐受菌株细胞切面由圆形变为不规则性状，增加了脂滴体积和数量的减少量，线粒体形态两端变的更加尖锐。利用苯酚硫酸法测定耐受菌株和原始菌株胞内糖含量发现，诱变后耐受菌株胞内总糖含量由0.353mg葡萄糖/mg细胞干重降低到0.275mg葡萄糖/mg细胞干重。\n 在土曲霉迟滞期后衣康酸生产前取样，利用气相色谱-质谱联用技术研究糠醛对土曲霉代谢水平影响。代谢组学分析共鉴定出645种细胞小分子代谢物，选择学生t检验的p值小于0.1同时OPLS-DA模型第一主成分的变量VIP值大于1的代谢物为差异代谢物。利用KEGG数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)找到差异代谢物中映射到的代谢通路，并通过统计学分析手段对这些代谢通路进行分析，得到与糠醛耐受性相关的代谢通路有:β-丙氨酸，赖氨酸，谷胱甘肽和色氨酸代谢通路。原始菌株通过上调胞内β-丙氨酸，谷胱甘肽和色氨酸代谢通路的活性，同时下调赖氨酸代谢活性以抵抗糠醛对细胞的毒害作用。
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