摘要谷氨酸废液是谷氨酸生产过程中的废弃物,具有低pH、高铵根、高硫酸根等特点.废液中含有谷氨酸,可作为原料用于生产γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA),从而实现废液的资源化利用.[目的]针对谷氨酸废液对γ-PGA合成存在抑制作用的问题,利用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)KH2 进行发酵合成γ-PGA并评估谷氨酸废液对该合成反应的抑制情况.[方法]通过转录组学比较,挖掘γ-PGA合成通路的关键基因,分析抑制因子,并利用关键基因的过表达与敲除技术,明确抑制因子,进而进行发酵验证.[结果]谷氨酸废液作为底物发酵生产γ-PGA时呈现出显著的抑制效应.利用转录组学技术共筛选出 1 819 个显著差异基因,其中 952 个显著上调,867 个显著下调.在原始发酵和谷氨酸废液发酵过程中,B.subtilis KH2 中 10 个参与γ-PGA合成途径的基因(alsS、pgsA、gltT、budA、fumC、ptsG、racE、opuAB、acoC、rocG)转录水平发生明显变化.将其中 8 个下调表达的基因(alsS、pgsA、gltT、budA、fumC、ptsG、racE、opuAB)进行过表达并进行发酵验证后,γ-PGA产量分别提升了 91.20%、120.77%、137.50%、36.44%、40.85%、104.58%、65.67%、69.72%;pgsA、gltT、ptsG、racE、opuAB基因的过表达使谷氨酸利用率分别提升了 11.57%、35.53%、12.83%、21.43%、14.80%.alsS、budA、fumC的过表达对提升谷氨酸利用率效果不明显.2 个上调表达基因(acoC、rocG)的敲除对γ-PGA生产和谷氨酸利用影响不大.[结论]在废液发酵过程中,ptsG、gltT、racE、pgsA、fumC等基因的下调对底物利用、谷氨酸构型转换与聚合、TCA循环等产生显著影响,从而降低了γ-PGA的合成效率.本研究初步揭示了谷氨酸废液对γ-PGA合成的抑制机制,为利用工业废液生产高附加值生物聚合物提供了一种可持续的生物技术方法.