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毕赤酵母是重要的蛋白表达宿主,尤其是在食品、发酵和医药等行业中具有非常重要的应用。目前利用转录组研究毕赤酵母GS115高效外源蛋白表达的机制还处于初期阶段。本研究以高产磷脂酶A2毕赤酵母GS115为研究对象,结合RNA-Seq第二代测序技术,获得在转录层面外源蛋白菌株中全部基因表达的情况。研究比较不同碳源条件(甘油相和甲醇相)和不同磷脂酶A2表达量(磷脂酶A2基因拷贝数不同)对基因差异表达的影响,探究毕赤酵母GS115高效表达磷脂酶A2的机制。主要研究成果如下:(1)甲醇诱导相与甘油培养相比较,毕赤酵母GS115共有857个基因发生显著变化。通过差异基因的KEGG聚类分析,发现显著上调的代谢途径主要有核糖体、甲醇代谢、磷酸戊糖途径和内质网蛋白质加工,而甘油代谢途径和乙醛酸循环代谢途径显著下调,TCA循环无显著变化。当以甲醇为唯一碳源,甲醇不仅用于细胞生长,而且诱导AOX启动子表达,此时蛋白质合成途径相关基因表达水平提高,促进了磷脂酶A2的表达量。(2)不同磷脂酶A2拷贝数的菌株相比较,共有164个基因发生显著变化。通过差异基因的KEGG聚类分析,发现代谢途径主要集中在DNA复制、内质网蛋白加工和核糖体等代谢途径。分析表明增加磷脂酶A2基因拷贝数首先影响了菌株的生长状态,DNA复制及碱基修复相关基因下调;其次核糖体蛋白合成和核糖体组分基因表达量下调减少蛋白翻译量;第三,细胞受到较为强烈的外源蛋白过量表达的刺激,热激蛋白及细胞应激相关蛋白的转录表达水平显著上调;最后,在细胞应激状态下,内质网蛋白加工相关基因的显著上调,增强蛋白折叠能力,提高了外源蛋白磷脂酶A2基因表达水平,但与此同时诱发ERAD(ER相关的降解)效应,提高降解错误折叠蛋白的能力。(3)在高拷贝磷脂酶A2的菌株中上调基因集中在热激蛋白相关基因,因此通过共表达热激蛋白相关基因来研究其对毕赤酵母表达外源蛋白磷脂酶A2和脯氨酰内肽酶的影响。共表达热激蛋白对磷脂酶A2表达量的影响由高到低依次是:STI1,FES1,SSA1和CPR6。共表达STI1使得磷脂酶A2蛋白表达量提高了35%,酶活提高了50%。共表达热激蛋白对脯氨酰内肽酶表达量的影响由高到低依次为:FES1,CPR6,STI1和SSA1。共表达FES使得产脯氨酰内肽酶菌株胞外总蛋白的蛋白浓度由0.20 g·L-1最高提升至0.26 g·L-1,相较于对照菌株酶活提高了14.28%,达到200 U·L-1。(4)在高表达磷脂酶A2的菌株中下调基因集中在核糖体蛋白相关基因,因此通过共表达核糖体蛋白相关基因来研究其对毕赤酵母表达外源蛋白磷脂酶A2和脯氨酰内肽酶的影响。共表达核糖体蛋白促进磷脂酶A2表达的程度依次为:RPL10,RPL43和RPL38。共表达RPL10时磷脂酶A2蛋白浓度提高了14.7%,酶活提高了16.9%。共表达核糖体蛋白促进脯氨酰内肽酶表达的程度依次:RPL10,RPL38和RPL43。共表达核糖体蛋白RPL10对脯氨酰内肽酶的表达促进作用最大,相较于对照菌株酶活提高了8.6%,达到190 U·L-1。