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酿酒酵母是典型发酵工业生产菌株,在工业发酵过程中不可避免地受到各种胁迫条件的影响,其对这些胁迫条件的耐受性直接关系到工艺的确定、设备的选型,进而影响经济效益。提高菌株对胁迫条件的耐受性是酿酒酵母工业菌株改良的重要目标之一。传统的菌种改进存在对这些菌株的机理缺乏认识,改进的随机性大等缺点。因而需要用“组学”技术(基因组学、转录物组学、蛋白质组学、代谢物组学、代谢通量组学等)进行表型表征,验证有关基因或途径的功能,发现具有新功能的基因或途径,揭示生物复杂网络的代谢及调控机理,为菌种改造提供有效的理论依据。
本文对糖蜜酒精发酵生产菌株新桥酵母(XQ1)进行分子水平鉴定实验,结果表明:新桥酵母XQl26S rDNA D1/D2区扩增序列与GenBank上报道的酿酒酵母26S rDNA D1/D2区同源性达到99%,因此确证了XQ1为酵母属(Saccharomyces)的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。并以实时荧光定量PCR作为主要技术手段,考察了对不同胁迫条件下新桥酵母XQl海藻糖和甘油代谢途径的响应。其中从转录及物质代谢角度对热胁迫下耐热酵母中海藻糖的代谢响应进行了研究,结果表明:在热胁迫下海藻糖代谢相关基因表达水平显著的升高,胞内海藻糖先积累,4h后有所下降,在耐热酵母海藻糖相关代谢基因水平和代谢物水平上的响应显示出高度的一致。本文的研究结果支持了热胁迫下酿酒酵母海藻糖作为细胞保护剂以及作为Hsf1p(heat shok factor,HSF1)的正调节子的观点,进一步证实了海藻糖在酵母适应高温的过程中起重要作用。以渗透压(山梨醇)、乙醇作为胁迫条件,分析热激诱导表达的基因在这些条件下是否有同样或类似的响应模式,结果表明:受渗透压变化所诱导的基因表达与受高温、山梨醇胁迫所诱导的基因表达之间具有相似性。其原因至少有两个:(1)不同的胁迫条件往往能在自然界同时存在。因此,任何一种胁迫条件能引起广泛的应答,但是,并非其中所有应答都是必要的;(2)一种胁迫干扰了细胞的正常功能从而间接诱导了其它类型的应答。