酿酒酵母作为一种成熟的工业菌株,是一系列高抗性表达模型菌株,已经进行了广泛的诱变修饰和遗传编辑,而且其具有高浓度(密度)发酵的巨大优势。此外,由于酿酒酵母对有毒物质的高耐受性,进而可以对游离毒性重金属的吸收和解毒,并且可将毒性重金属转化为高附加值生物化学品,如富硒酵母、富铬酵母等。钴离子是一种重金属离子,也是高附加值生物化学品维生素B12的核心金属元素。考虑到钴离子对酿酒酵母是一种毒性重金属,且在酿酒酵母中钴离子毒性作用方面研究甚少,因此改善酿酒酵母钴离子耐受性可能会对以后环境污染治理、从钴渣中回收钴以及钴离子相关生物化学品的生产等提供潜在的研究基础。因此,本文研究致力于酿酒酵母钴离子耐受性与细胞壁和细胞膜相关基因之间的关系。在本文研究中,通过使用CRISPR-Cas9系统和过表达技术调节细胞壁和细胞膜的相关代谢途径,敲除或过表达细胞壁和细胞膜等相关代谢途径的基因,以提高酿酒酵母钴离子耐受性。本文通过调节4个代谢途径的6个基因进行敲除或者过表达的不同排列组合,共构建出32种菌株。在32种菌株中,其中对酿酒酵母钴离子耐受性有明显增加的菌株,结果如下:1.在野生菌株中,通过过表达麦角固醇代谢途径ERG4和ERG6双基因,使1mM钴离子耐受性增加了～57%;2.在敲除细胞壁关键合成基因fks2菌株中,使1mM钴离子耐受性增加了～63%;而在fks2△菌株中,通过过表达ERG4&ERG6、RHO1&FKS2或者FKS2,使1mM钴离子耐受性却仅增加了～40%;3.虽然sam2△菌株对钴离子耐受性没有明显的增加,但是在敲除S-腺苷蛋氨酸合成途径关键基因sam2菌株中,并过表达细胞壁关键合成基因FKS2和细胞壁完整性通路调控基因RHO1,使1mM钴离子耐受性增加了～55%。