釀酒酵母不同生長(zhǎng)周期細(xì)胞對(duì)乙醇脅迫的響應(yīng).pdf

1、對(duì)化石能源的過(guò)度依賴易造成能源危機(jī)，且會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染加劇，這使得人們迫切需要尋找可再生的清潔能源以替代傳統(tǒng)化石能源。燃料乙醇作為新興能源的代表已經(jīng)成為世界各國(guó)研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。目前工業(yè)生產(chǎn)燃料乙醇利用釀酒酵母進(jìn)行生物發(fā)酵，但在利用此法生產(chǎn)燃料乙醇常常遇到乙醇脅迫、染菌等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致乙醇產(chǎn)量下降，降低生物乙醇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，逐漸積累的乙醇會(huì)抑制釀酒酵母的生長(zhǎng)和其他正常的必要生理活動(dòng)，最終導(dǎo)致乙醇終產(chǎn)量和生產(chǎn)效率降

2、低?？v觀整個(gè)發(fā)酵過(guò)程，釀酒酵母細(xì)胞自身的生長(zhǎng)和乙醇的生產(chǎn)既相互獨(dú)立，又不可分割，釀酒酵母的生長(zhǎng)必然伴隨著對(duì)于外環(huán)境乙醇脅迫的適應(yīng)，而實(shí)現(xiàn)乙醇的高效生產(chǎn)也離不開(kāi)釀酒酵母的大量繁殖。
　　本文旨在通過(guò)研究釀酒酵母在發(fā)酵過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)外界乙醇?jí)毫Φ淖赃m應(yīng)及其調(diào)節(jié)過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步獲得高乙醇耐受能力的工程菌提供指導(dǎo)。首先，對(duì)釀酒酵母正常發(fā)酵條件下的生長(zhǎng)曲線、細(xì)胞直徑和發(fā)酵液pH值進(jìn)行了測(cè)定與分析。選定以發(fā)酵2小時(shí)的酵母細(xì)胞代表延遲期細(xì)胞、發(fā)

3、酵8小時(shí)的酵母細(xì)胞代表指數(shù)期細(xì)胞、發(fā)酵16小時(shí)的酵母細(xì)胞代表穩(wěn)定期細(xì)胞。同時(shí)，比較了不同生長(zhǎng)周期釀酒酵母細(xì)胞內(nèi)海藻糖、麥角固醇和脂肪酸含量的差異，其中麥角固醇的含量隨乙醇濃度的升高而增加;海藻糖和脂肪酸含量、脂肪酸的比例隨著乙醇濃度升高有明顯變化。此外，通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)海藻糖和脂肪酸代謝相關(guān)基因的表達(dá)量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明海藻糖降解基因ATH1、NTH1和NTH2在指數(shù)期的表達(dá)受到抑制，海藻糖合成基因TPS1和TPS2在穩(wěn)定期的表

4、達(dá)量增加，而TPS3、TSL在穩(wěn)定期的表達(dá)量降低;脂肪酸合成酶ACC1和HFA1在指數(shù)期和穩(wěn)定期的表達(dá)量均比延遲期高，而脂肪酸脫氫酶OLE1在指數(shù)期的表達(dá)量顯著上升而在穩(wěn)定期的表達(dá)量顯著下降。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同生長(zhǎng)周期釀酒酵母細(xì)胞進(jìn)行代謝組學(xué)分析，從更細(xì)致的分子生物學(xué)角度了解在發(fā)酵過(guò)程中釀酒酵母是如何在對(duì)抗外環(huán)境中逐漸增強(qiáng)的乙醇脅迫的同時(shí)實(shí)現(xiàn)種群的生長(zhǎng)和繁殖。分析代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同生長(zhǎng)周期釀酒酵母細(xì)胞代謝差異明顯，指數(shù)期細(xì)胞氨基