【摘 要】
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拉格啤酒酵母是我国啤酒酿造的主要菌种。酵母的絮凝为工业生产提供了有效、便利的产物和细胞的分离方式,大幅节约了生产成本,且有助于酵母细胞的回收和再利用。酵母的絮凝受到遗传背景、环境压力等多种因素的影响,调控机制十分复杂。目前,关于拉格酵母在酿造过程中的絮凝调控机理研究尚不充分,不利于酵母絮凝突变株的选育及酿造过程中酵母絮凝行为的控制。论文以工业啤酒酵母G03及其絮凝突变株G03-10和G03-24为
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拉格啤酒酵母是我国啤酒酿造的主要菌种。酵母的絮凝为工业生产提供了有效、便利的产物和细胞的分离方式,大幅节约了生产成本,且有助于酵母细胞的回收和再利用。酵母的絮凝受到遗传背景、环境压力等多种因素的影响,调控机制十分复杂。目前,关于拉格酵母在酿造过程中的絮凝调控机理研究尚不充分,不利于酵母絮凝突变株的选育及酿造过程中酵母絮凝行为的控制。论文以工业啤酒酵母G03及其絮凝突变株G03-10和G03-24为例,对其进行了基因组水平的差异分析,筛选并验证了影响啤酒酵母絮凝性能的关键基因,为阐释啤酒酵母的絮凝机理奠定了基础,也为工业菌株复杂性状的研究提供了研究范例。主要研究结果如下:1、对出发菌G03及其絮凝突变株G03-10和G03-24进行麦汁发酵实验,发现突变菌G03-10和G03-24的发酵能力与出发菌G03没有明显区别,但在发酵结束时突变菌的絮凝能力明显提高。2、以G03基因组为参考基因组,通过比较基因组学分析了G03-10和G03-24基因编码区存在非同义突变或移码突变的突变基因,发现两株突变菌基因组中与胁迫响应相关的途径或基因发生了突变,包括内质网蛋白质的加工、膜脂代谢等。这可能是突变菌为了适应酿造过程中的环境压力而发生适应性进化的结果。3、根据突变基因的富集分析结果,进一步筛选了9个可能影响啤酒酵母絮凝性能的候选基因,并构建了候选基因过表达或缺失的重组菌。对重组菌进行麦汁发酵,发现RIM101、RIM21、VPS36、OSM1的缺失显著提高了啤酒酵母G03在啤酒酿造条件下的絮凝能力;RIM101、VPS36的过表达则显著减弱了酵母G03的絮凝。其中,除VPS36的缺失会减缓酵母的发酵速率,其余基因的过表达或缺失均不影响酵母的发酵性能。4、RIM101基因缺失增强了G03对细胞壁抑制剂的耐受性;相比于出发菌株,RIM101基因缺失的重组菌胞内ROS含量变化趋于平稳,在发酵后期具有更高的胞内甘油含量。重组菌和出发菌间的比较转录组学分析表明,二者的差异表达基因主要富集于氨基酸代谢、甾体合成、氮代谢、氧化还原等与压力响应相关的途径或生物过程。推测在酿造条件下,与氮代谢阻遏途径、甾体合成途径相关基因的表达差异可能是重组菌与出发菌絮凝性能不同的原因。
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