釀酒酵母不同生長周期細胞對乙醇脅迫的響應.pdf

1、對化石能源的過度依賴易造成能源危機，且會導致環(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成為世界各國研究和發(fā)展的熱點。目前工業(yè)生產燃料乙醇利用釀酒酵母進行生物發(fā)酵，但在利用此法生產燃料乙醇常常遇到乙醇脅迫、染菌等問題，這些問題會導致乙醇產量下降，降低生物乙醇的市場競爭力。隨著發(fā)酵過程的進行，逐漸積累的乙醇會抑制釀酒酵母的生長和其他正常的必要生理活動，最終導致乙醇終產量和生產效率降

2、低?？v觀整個發(fā)酵過程，釀酒酵母細胞自身的生長和乙醇的生產既相互獨立，又不可分割，釀酒酵母的生長必然伴隨著對于外環(huán)境乙醇脅迫的適應，而實現(xiàn)乙醇的高效生產也離不開釀酒酵母的大量繁殖。
　　本文旨在通過研究釀酒酵母在發(fā)酵過程中如何實現(xiàn)對外界乙醇壓力的自適應及其調節(jié)過程，對進一步獲得高乙醇耐受能力的工程菌提供指導。首先，對釀酒酵母正常發(fā)酵條件下的生長曲線、細胞直徑和發(fā)酵液pH值進行了測定與分析。選定以發(fā)酵2小時的酵母細胞代表延遲期細胞、發(fā)

3、酵8小時的酵母細胞代表指數(shù)期細胞、發(fā)酵16小時的酵母細胞代表穩(wěn)定期細胞。同時，比較了不同生長周期釀酒酵母細胞內海藻糖、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，通過實時熒光定量PCR對海藻糖和脂肪酸代謝相關基因的表達量進行測定，結果表明海藻糖降解基因ATH1、NTH1和NTH2在指數(shù)期的表達受到抑制，海藻糖合成基因TPS1和TPS2在穩(wěn)定期的表

4、達量增加，而TPS3、TSL在穩(wěn)定期的表達量降低;脂肪酸合成酶ACC1和HFA1在指數(shù)期和穩(wěn)定期的表達量均比延遲期高，而脂肪酸脫氫酶OLE1在指數(shù)期的表達量顯著上升而在穩(wěn)定期的表達量顯著下降。在此基礎上，對不同生長周期釀酒酵母細胞進行代謝組學分析，從更細致的分子生物學角度了解在發(fā)酵過程中釀酒酵母是如何在對抗外環(huán)境中逐漸增強的乙醇脅迫的同時實現(xiàn)種群的生長和繁殖。分析代謝組學實驗結果發(fā)現(xiàn)，不同生長周期釀酒酵母細胞代謝差異明顯，指數(shù)期細胞氨基