在乙醇发酵中,乙酸是典型的有害抑制剂,不仅降低酒的品质损害传统酿酒发酵,而且诱导酵母死亡阻碍新兴纤维素乙醇生产。开展酵母在乙酸胁迫下的死亡和代谢研究,有助于挖掘酵母在逆境下的应激和抗性机制,并为乙酸高抗性菌株开发以及生产调控提供理论指导。本文就该问题展开对乙酸诱导的酵母程序性死亡表型,以及酵母在转录和代谢水平上的应激和代谢响应机制的研究,并探究乙酰化平衡对酵母死亡的影响,以及酵母Atg22p参与细胞死亡和抗性的关联机制研究。主要研究结果如下:1.在pH 3.0至6.0的培养条件下,pH的变化不会对酵母的死亡产生显著性影响,而在pH 3.0培养条件下,乙酸处理浓度超过30 mM就会引起酵母细胞的死亡和线粒体降解显著增加;同时高浓度乙酸处理也会引起酵母胞内结构和胞外形态的明显改变,且细胞内的胞质pH和线粒体基质pH在高浓度乙酸处理下均会大幅降低。2.RNA-seq比较转录组学分析表明,乙酸处理导致胞内参与氨基酸合成、渗透酶和胞内转运体、细胞壁完整性途径、NAD(P)/NAD(P)H和胞内pH内稳态等的基因被系统性地抑制,同时胞内碳代谢和脂代谢相关基因表达也被极大地改变,参与泛素依赖蛋白分解进程、囊泡运输和内质网上蛋白折叠的大量基因表达被加强,此外胞内组蛋白乙酰化和部分去乙酰化基因的表达也被显著改变。3.GC/MS分析发现,在乙酸胁迫下,所有被检测到的胞内氨基酸均被全面下调,同时糖代谢上游代谢物发生积累,而下游代谢物则受到不同程度的下调,同时胞内长链脂肪酸大量增加。4.将10个关键组蛋白乙酰化和去乙酰化基因进行过表达,6个关键基因的过表达导致细胞在乙酸逆境中的死亡增加,同时6个乙酰化和去乙酰化基因敲除同样引起细胞死亡上升;当用去乙酰化抑制剂处理细胞后,在较低抑制剂剂量下,细胞的死亡略有减少,而当增大剂量后,酵母的死亡大幅上升。5.控制氨基酸代谢流的ATG22基因敲除后,细胞在乙酸胁迫下的死亡大幅减少,并伴随ROS的减少和线粒体膜电位的上升,同时ATG22的过表达,也会导致细胞的死亡增加;对Atg22p蛋白进行GFP荧光蛋白融合和可视化观察可知,在乙酸胁迫下,Atg22p高表达的GFP阳性细胞的死亡率更高,且酵母Atg22p被逐渐降解;ATG22敲除导致酵母胞质氨基酸积累,同时也会引起热休克蛋白家族、细胞壁完整性途径及部分自噬基因的转录上升。