釀酒酵母倍性變化對(duì)表型和基因表達(dá)的影響.pdf

1、本文通過(guò)構(gòu)建可用半乳糖誘導(dǎo)表達(dá)的含HO質(zhì)粒，改變酵母細(xì)胞交配型并進(jìn)行酵母細(xì)胞雜交獲得多倍體細(xì)胞。以單倍體酵母菌株CEN-H為出發(fā)菌株，構(gòu)建獲得同源的二倍體CEN-D、三倍體CEN-TR和四倍體CEN-TE。為了探究染色體組數(shù)目對(duì)酵母的細(xì)胞表型和生理的影響，我們測(cè)試了1-4倍體酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線、對(duì)脅迫因子的耐受性、在不同條件下的發(fā)酵性能和生理生化指標(biāo)等細(xì)胞表型，并對(duì)4個(gè)菌株進(jìn)行了RNA-seq測(cè)序和分析，揭示其對(duì)基因表達(dá)的影響。

2、　　在菌株構(gòu)建成功后，對(duì)4株同源酵母菌株進(jìn)行了DNA含量測(cè)定、核型分析和細(xì)胞形態(tài)的掃描電子顯微鏡觀察。結(jié)果顯示，細(xì)胞DNA含量隨染色體倍性的增加而顯著增加，4株同源酵母菌株的核型相同，這表明同源多倍體菌株構(gòu)建是成功的。通過(guò)對(duì)4株同源酵母菌株的細(xì)胞進(jìn)行掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母細(xì)胞隨著染色體組數(shù)增加體積不斷增大，可觀察到細(xì)胞表面芽痕增多。4株同源酵母菌株的生長(zhǎng)曲線表明，酵母菌株的生長(zhǎng)速度隨細(xì)胞染色體倍性的增加而降低。對(duì)構(gòu)建的同源不同倍性酵

3、母菌株在高溫、高滲、低pH、乙醇、甲酸、乙酸、乳酸、糠醛、5-羥甲基糠醛、香草醛、過(guò)氧化氫、硫酸銅、亞砷酸鈉、氟康唑和多菌靈等15種條件下的耐受性比較結(jié)果顯示，染色體組數(shù)目不同的酵母菌株對(duì)不同脅迫因子的耐受性有差異，酵母菌株對(duì)乳酸和多菌靈的耐受性隨其染色體倍性增加而降低;對(duì)香草醛、硫酸銅和氟康唑的耐受性隨染色體組數(shù)目增加而增強(qiáng);對(duì)糠醛、5-羥甲基糠醛、亞砷酸鈉、8％乙醇和42℃條件下，二倍體酵母菌株的耐受性最強(qiáng);而三倍體酵母細(xì)胞對(duì)甲酸、

4、過(guò)氧化氫、高滲的耐受性最強(qiáng)。不同倍性的酵母菌株的發(fā)酵性能也表現(xiàn)出較顯著的差異。不同倍性的同源酵母菌株在含20％葡萄糖的YPD培養(yǎng)基中發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵速度隨酵母菌株的倍性增加而降低;在纖維素水解液A和纖維素水解液B條件下，三倍體菌株的生長(zhǎng)延滯期最短、發(fā)酵速度最快，二倍體次之，而二倍體和三倍體菌株在YPD中發(fā)酵時(shí)的乙醇產(chǎn)量較高，但兩者差異不顯著;在纖維素水解液發(fā)酵條件下，不同倍性菌株之間的乙醇產(chǎn)量差異并不顯著。隨著染色體組數(shù)目的增加，酵母菌株的

5、蔗糖酶活力降低。單倍體和三倍體菌株的胞內(nèi)海藻糖含量比二倍體和四倍體的要高。4株同源酵母菌株中三倍體的SOD和CAT酶活力是最高的。對(duì)4株同源酵母菌株的RNA-seq分析結(jié)果顯示，參與翻譯、核糖體合成、蛋白質(zhì)合成和基因表達(dá)等過(guò)程的基因表達(dá)水平隨細(xì)胞倍性增加而提高;參與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的基因表達(dá)量隨酵母細(xì)胞染色體組數(shù)增加而降低。通過(guò)對(duì)不同倍性酵母細(xì)胞中與生理生化過(guò)程相關(guān)基因的相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，與海藻糖代謝和麥角固醇合成過(guò)程相關(guān)基因的相對(duì)表