萜类化合物指萜烯及其官能化衍生物，是迄今为止发现的种类最多，分布最广泛的次生代谢产物，已统计的 萜类化合物 大于70000种，在自然界中扮演着重要角色。萜类化合物传统上是指所有由异戊二烯亚单位组成的天然化合物，广泛存在于植物、海洋生物及微生物中。萜类化合物因其结构的多样性和复杂性，造就多种不同的功能，使其在农业、食品、香料、医药和生物燃料等众多行业都有十分广泛的应用。

       萜类化合物按照异戊二烯单元数目，分为半萜（五碳）,单萜（十碳）,倍半萜（十五碳）, 二萜（二十碳）,三萜（三十碳），四萜等等。香叶醇是自然界中比较最常见的线性单萜，D-柠檬烯是有代表性的单环单萜。植物精油的主要成分法尼烯是具有挥发性的直链倍半萜；能促使落叶能抑制种子及球根顶芽的发芽的植物激素脱落酸；可以做香料兼具抗溃疡作用的榄香醇，都是单环倍半萜；广泛应用于环境评价、原油成熟度及确定油源的十氢化萘环萜是双环倍半萜。植烷是大多数链状二萜的母体化合物，可以作为生物体合成叶绿素、维生素K、维生素E的前体；维生素A、松柏烯A是单环二萜；具有良好的消炎、抗菌和抗肿瘤等生物活性的甜叶菊素E、银杏内酯是双环二萜。植物固醇是三萜化合物，广泛使用于医美的角鲨烯和角鲨烷是链状三萜。类胡萝卜素是四萜化合物。

       萜类化合物可以通过植物提取和化学合成及微生物发酵获得，但是植物提取会消耗很多植物资源，效率最低；而化学法易产生污染，涉及手性合成与拆分；所以认为微生物发酵是一种很有潜力的方法。萜类化合物的生物合成途径已经被揭示，主要包括甲羟戊酸(MVA)途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸( MEP)途径两种。在细菌中主要以MEP途径合成，在酵母中主要以MVA途径合成。MVA途径和MEP途径均能够合成异戊烯基焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)这两种物质，所有萜类化合物的合成均以这两种五碳单元IPP和DMAPP为前体。IPP和DMAPP在异戊烯焦磷酸异构酶(IDI)的作用下可相互转换，IPP和DMAPP在香叶基焦磷酸合成酶(GPPS)的催化作用下生成香叶基焦磷酸(GPP)，GPP在法尼基焦磷酸合成酶 (FPPS)的催化作用下转变为法尼基焦磷酸(FPP)，之后不同萜类化合物则在GPP和FPP的基础上合成。目前随着合成生物学技术的进步，萜类化合物生物发酵多选用的成熟底盘有酵母及大肠杆菌，调控策略主要包括限速步骤的优化、辅因子NADPH的调控和中心碳途径的强化等。

       倍半萜是指分子中含15个碳原子的萜类化合物，是含有三个异戊二烯单元。倍半萜多为液体，它们及它们的醇、酮和内酯等含氧衍生物，也广泛存在于植物的挥发油中，是挥发油中高沸点部分的主要组成部分。倍半萜从活性上看是一类很重要的萜类化合物，很多成分具有抗肿瘤、抗氧化以及增强免疫力等多种药理作用，广泛应用于医药、医美等领域。其中β-法尼烯可作为在农业上的蚜虫报警信息素，可作为合成维生素E、角烯鲨合成的中间体，还可以作为疫苗佐剂；α-红没药醇因其具有很强的抗氧化、抗自由基、调节皮肤代谢、促进皮肤健康等功能，被广泛应用于化妆品及医药中间体中；β-榄香烯作为一种广谱、高效、低毒的天然抗肿瘤有效成分，被列为国家二类抗肿瘤新药。

       青岛能源所系统微生物工程组以大肠杆菌为出发菌通过基因工程构建了β-法尼烯高产重组菌，不仅具有生长周期短、培养成本低、遗传操作简单等特点，还进一步提高大肠杆菌合成β-法尼烯的产量，生产出的β-法尼烯具有产量和纯度较高、无毒无害的优点，在5L发酵罐中β-法尼烯最高产量超过60g/L，是目前大肠杆菌发酵的最高产量。

       构建α-红没药醇的重组菌，并对α-没药醇合酶基因进行随机突变，对突变体文库进行发酵筛选，采用分子动力学模拟的方法对底物小分子与蛋白质之间的结合模式进行分析，再利用外排泵加快α-没药醇的外排等措施。提高了大肠杆菌合成α-红没药醇的产量，生产出具有产量和纯度较高的α-红没药醇。

       构建β-榄香烯的重组菌，对特定酶进行突变，构建突变体并进行了体内诱导表达与酶活研究，再经过酶学改造提升催化活性而提升菌的发酵能力。成功实施利用重组菌生产β-榄香烯前体吉玛烯A，再利用吉玛烯A具有热不稳定性，在高温条件下发生分子内Cope 重排而生成β-榄香烯的生物合成路线，并获得目前的最高产量。