美国科研团队用酿酒酵母进行木糖发酵 生物燃料生产效率提高近一倍

正美国威斯康辛大学麦迪逊分校与大湖生物能源研究中心(GLBRC)的科学家于2016年10月15日宣布,使用工程化定向进化技术可使常用的工业酿酒酵母(S.cerevisiae)将植物糖转化为生物燃料的效率提高近一倍。改进后的酵母可以用来提高生产乙醇、特种生物燃料和生物产品的经济性。使用酿酒酵母从纤维素生物质     

酿酒酵母耐受单萜类化合物的机理研究进展

增强酿酒酵母对单萜的耐受性对于利用其生产单萜和利用含有单萜的生物质均具有重要意义.深入了解酿酒酵母应对单萜胁迫机理有助于构建一株较高单萜耐受性的酵母菌株,该菌株将有助于更高效率的单萜生产效率.研究表明,单萜会破坏酿酒酵母体内的氧化还原平衡,造成活性氧积累并进而导致菌体死亡.为了应对单萜诱发氧胁迫造成的损伤,酿酒酵母需要系统提升其抗氧化能力.本文归纳了酿酒酵母耐受多种典型单萜化合物胁迫机制的研究进展,并从酿酒酵母自身抗氧化机制方面,介绍了酿酒酵母应对氧胁迫的策略,并提出了进一步研究的方向.     

生物质转化工程酿酒酵母的研究进展

石油、煤炭等非再生资源的供给日益紧张,人类迫切需要对可再生资源的利用进一步开发。以生物质为原料生产纤维素乙醇具有原料可再生,成本低廉的显著优点。酿酒酵母菌株因其易于进行基因操作,并具有较高的抑制剂耐受性,被广泛用于发酵生产纤维素乙醇。酿酒酵母作为生物质转化工程菌,在如何提升菌株对抑制剂的耐受性和木糖转化效率等方面仍具有很大的挑战。综述了在生物质转化利用上酿酒酵母工程化的研究进展。     

酵母生物多样性开发及工业应用

酵母是一类包括酿酒酵母和非常规酵母在内的多种单细胞真菌的总称,其中酿酒酵母是应用较多的重要工业微生物,广泛应用于生物医药、食品、轻工和生物燃料生产等不同生物制造领域。近年来,研究者从不同生态环境中分离了大量的酵母菌株,鉴定了多个新种,也发现了抗逆性不同以及具有多种活性产物合成能力的菌株,证明天然酵母资源具有丰富的生物多样性和功能多样性。利用基因组挖掘以及转录组、蛋白组等多组学分析研究,可进一步开发利用酵母遗传多样性,获得酶和调节蛋白的基因以及启动子等遗传元件改造酵母菌株。除了利用酵母的天然遗传多样性,还可通过诱变、驯化、代谢工程改造及合成生物学等技术产生具有多种非天然多样性的菌株。此外,对天然遗传元件也可以进行突变和定向进化,所产生的新遗传元件可用于有效提升菌株的性能。开发利用酵母的生物多样性,对构建高效酵母细胞工厂,生产生物酶、疫苗以及多种活性天然产物等产品具有重要意义。文中对酵母生物多样性的研究现状进行综述,并对未来高效开发利用酵母菌株资源和遗传资源的研究进行了展望。文中所总结的研究方法和思路也可为研究其他工业微生物的多样性及进行高效菌株的选育提供参考。     

过表达tRNA基因tL(CAA)K提高酿酒酵母乙酸耐受性

乙酸是木质纤维素类生物质水解液中的常见毒性抑制物,选育乙酸耐受性好的酿酒酵母菌株,有利于高效利用木质纤维素类生物质,发酵生产生物燃料和生物基化学品。目前对酿酒酵母抗逆性的研究多集中在转录水平,但对转运RNA (Transfer RNA,tRNA) 在耐受性中的作用研究较少。在对酿酒酵母抗逆性研究过程中发现,一些转运RNA基因在耐受性好的酿酒酵母菌株中转录明显上调。本文深入分析了精氨酸tRNA基因tR(ACG)D和亮氨酸tRNA基因tL(CAA)K过表达对酿酒酵母耐受木质纤维素水解液的影响。结果表明,在4.2 g/L乙酸胁迫条件下进行乙醇发酵时,过表达tL(CAA)K的菌株生长和发酵性能均优于对照酵母菌株,乙醇生产强度比对照菌株提高了29.41%,但过表达tR(ACG)D基因的菌株生长和代谢能力较对照菌株明显降低,体现了不同tRNA的不同调控作用。进一步分析发现,过表达tL(CAA)K的重组酵母菌株乙酸耐受性调控相关基因HAA1、MSN2和MSN4等胁迫耐受性相关转录因子编码基因的转录水平上调。本文的研究为选育高效利用木质纤维素资源进行生物炼制的酵母菌株提供了新的改造策略,也为进一步揭示酿酒酵母tRNA基因表达调控对抗逆性的影响提供了基础。     

酿酒酵母与疾病

酿酒酵母 (Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ)是一种广泛分布于自然界的腐生真菌 ,也是自古以来一直被用于食品制造例如生产面包和酒精饮料的菌种。近年来 ,除食品工业外 ,酿酒酵母还具有广泛的用途。例如 :将酿酒酵母用作研究线粒体形态和功能的模式真核细胞 ;将酿酒酵母产生的小型乙肝表面蛋白用于生产乙肝疫苗 ;将酿酒酵母用于大量生产防治某些癌症特别是淋巴瘤 (例如卡波济肉瘤或皮肤多发性出血性肉瘤 )的重要细胞免疫药物干扰素等等。总之 ,酿酒酵母由于其培养简易和成本低廉 ,而成为生物技术中的常用菌种 ,广泛应用于…     

代谢工程改造酿酒酵母生产β-胡萝卜素

β-胡萝卜素在食品、药品和化妆品领域有广泛用途。为获得生产β-胡萝卜素的微生物细胞工厂,本研究首先在酿酒酵母BY4742中过表达甲羟戊酸(MVA)途径的限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因及二萜化合物合成的关键酶牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPS)基因,来提高牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)的供给。在酿酒酵母底盘菌BY4742-T2的基础上整合来源于成团泛菌和红法夫酵母的β-胡萝卜素合成基因,比较酿酒酵母工程菌生产β-胡萝卜素的差别。结果表明提高酿酒酵母中HMGR和GGPS酶基因的表达能将工程菌中β-胡萝卜素的产量提高26.0倍。另外,来源于真核生物红法夫酵母的合成基因相比成团泛菌,更有利于酿酒酵母生产β-胡萝卜素。最终获得的酿酒酵母工程菌BW02能生产1.56 mg/g细胞干重的β-胡萝卜素,为进一步获得高产β-胡萝卜素细胞工厂提供基础。     

基于基因组序列的树干毕赤酵母生理特性解析

树干毕赤酵母作为一种潜在的纤维素乙醇生产菌株,有其独特的生理优势。然而与酿酒酵母生产乙醇相比,树干毕赤酵母生产纤维素乙醇还存在着诸多阻碍。为了从细胞整体水平进一步解析树干毕赤酵母的生理代谢特征,基于树干毕赤酵母的全基因组序列,利用生物信息学的分析算法,分别解析了树干毕赤酵母与酿酒酵母代谢网络的异同;利用流量平衡分析(FBA)验证了C源生长表型;预测了158个生长必需反应;鉴定了364个转录因子并对重要调控蛋白的功能进行了分析。     

诺维信公司开发出乙醇生产用新型酵母

正诺维信公司于2018年3月17日宣布,开发出乙醇生产用新型酵母——Innova Drive,该酵母所需发酵时间仅为2h,可将乙醇产量提高2%,生产速率提高5%。在传统发酵中,酿酒酵母一直是乙醇发酵的动力工厂。但对酿酒酵母来讲,影响发酵环境的因素非常复杂,包括乙醇浓度、温度、渗透压和细菌污染等,因而酿酒酵母需要靠减慢新陈代谢来抵抗这些压力。     

酵母耐受抑制剂的解耦与功能模块抽提研究进展

酿酒酵母（以下简称酵母）是人类最熟悉的安全、友好真核单细胞微生物,也是非常重要的工业微生物底盘,几千年来为人类所利用。传统意义上,酵母用于制造面包和馒头、酿造啤酒等饮料。随着生命科学与技术进步,20世纪80年代以来,     

乙醇耐受性酿酒酵母菌株选育的研究进展

酿酒酵母是工业发酵生产乙醇的重要菌种,但是其发酵产物乙醇对酿酒酵母有明显的抑制作用.选育乙醇耐受性酿酒酵母是克服高浓度乙醇的抑制作用,提高乙醇产量的一条重要途径.本文对近年来国内外选育乙醇耐受性酵母的研究作一综述,旨在为乙醇耐受性酵母的选育提供参考.     

酵母菌的分离培养及发酵实验方法

通过分离培养得到纯种酵母菌并对其进行观察区分;用几种酵母菌进行糖发酵实验,比较酵母菌对不同糖的利用能力;利用培养所得到的酿酒酵母和假丝酵母酿造葡萄酒,测量葡萄酒的酒精度数,对比确定哪一种酵母菌的酿酒效果更好、产酒率更高。通过平板划线法及稀释涂布法获得纯种的酵母菌种,同时结合菌落形态观察法初步区分酵母菌的种类;通过压滴法区别酵母菌的细胞形态;通过美蓝染色法鉴别酵母菌的死活;采用穿刺接种法分别将酵母接种在带有指示剂的半固体培养基上。3种实验酵母都不发酵乳糖,酿酒酵母的发酵蔗糖和葡萄糖的能力远不及红酵母和假丝酵母。酿酒酵母所酿造出的葡萄酒酒精度数高于假丝酵母。     

葡萄酒发酵过程中酵母菌之间相互抑制作用的研究

目的确定葡萄酒发酵过程中不同酵母间相互抑制作用产生的原因。方法采用透析袋发酵法通过单因素实验、上清液抑菌实验和双向电泳等方法,确立溶氧、酒精度、pH、氮源、生存空间以及分泌蛋白等因素对非酿酒酵母衰亡的诱导作用。结果溶氧、酒精、pH、氮源及生存空间的竞争并不是非酿酒酵母提前衰亡的主要原因,酿酒酵母菌产生的代谢产物对非酿酒酵母的提前衰亡具有很强的诱导作用。结论酿酒酵母分泌的分子量小于10kDa的代谢产物和一些分子量超过10 kDa的蛋白类物质均对克鲁维酵母等非酿酒酵母的衰亡具有诱导作用。     

酿酒酵母表达系统

酿酒酵母是单细胞真核微生物,人们以酿酒酵母为宿主菌,用载体表达外源基因的过程中,积累了丰富的经验,掌握了酿酒酵母表达的许多优缺点,如它繁殖速度快,可以大规模发酵生产,但在发酵过程中会产生乙醇,而乙醇在培养基中积累会影响酵母的生长代谢和基因产物的表达,尤其是进行高密度发酵时该效应更明显;针对这些缺点,可以采取积极的应对措施.主要就酿酒酵母表达系统的组成、优缺点及高效表达的策略等作一综述.     

四川甘孜州高山葡萄酒产区酵母菌多样性分析

【背景】西南高山葡萄酒产区的甘孜州产区,具有生产优质葡萄酒的自然禀赋。【目的】研究四川甘孜州葡萄酒产区真核微生物种类多样性、本土酿酒酵母遗传多样性,以及商业酵母对本土酵母多样性的影响。【方法】利用ITS高通量测序技术对赤霞珠接种发酵和自然发酵过程中的微生物进行多样性分析,并利用Interdelta指纹图谱分析法,对经过26S rRNA基因鉴定的野生酿酒酵母基因型进行分类。【结果】ITS测序结果显示,接种发酵和自然发酵各时期均注释到7个科7个属的酵母,通过Interdelta指纹图谱分析发现甘孜州产区的酿酒酵母共有5种基因型。该产区酿酒酵母的6株代表菌株与我国其他产区109株酿酒酵母的进化树分析结果显示,均与来自北京产区的酿酒酵母菌株亲缘关系更近。【结论】甘孜州葡萄酒子产区酵母资源丰富,表现出较高的微生物多样性和中等程度的本土酿酒酵母基因型多样性,为后续优良本土酵母菌株的筛选奠定基础。     

酿酒酵母乙醇耐性的分子机制及基因工程改造

提高工业微生物对毒性代谢产物及高温等环境胁迫因素的耐受性对工业生产具有重要的意义。发酵过程中产生的乙醇对酵母细胞的生长和代谢都具有较强的抑制作用,是酿酒酵母的重要环境胁迫因素之一。对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制的研究可为选育具有较强乙醇耐受性的酵母菌种提供理论基础。近年来,通过细胞全局基因转录分析和基因功能分析,对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制有了更多新的认识,揭示了很多新的与乙醇耐性相关的基因,并在此基础上,通过对相关基因进行过量表达或敲除,成功提高了酵母菌的乙醇耐性。以下综述了近年来酵母菌乙醇耐性的生物化学与分子生物学机制的研究进展,以及构建具有较高乙醇耐性的酵母菌的基因工程操作。这些研究不仅加深了对酿酒酵母乙醇耐性的机理认识,也可为高效进行生物转化生产生物质能源奠定理论基础。     

酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非协迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受胞外高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非胁迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受上高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

不同传代次数的酿酒酵母细胞壁蛋白组学分析

【目的】探讨酿酒酵母衰老过程中细胞壁蛋白变化, 从蛋白水平上解释酿酒酵母衰老的原因。【方法】以酿酒酵母FFC2146为研究对象, 采用显微镜观察法比较了经2、10、15次连续传代酿酒酵母的细胞形态; 用计算细胞沉降速率的方法考查酵母凝絮性; 通过3,5-二硝基水杨酸法测定降糖速率来表征酵母代谢活力; 采用二硫苏糖醇溶解法结合苯酚萃取法抽提不同传代次数的酿酒酵母细胞壁蛋白; 并且通过双向电泳进行差异性分析。【结果】结果显示随着传代次数的增加酿酒细胞个体表面变得粗糙, 凝絮能力明显增强, 降糖能力明显减弱, 表明多次传代后的酵母体现出衰老现象。双向电泳结果共得到309个胞壁蛋白点, 其中11个蛋白质点存在明显差异。6个蛋白质点在第15代丰度小于第2代丰度2倍以上, 4个蛋白质点只在第15代酵母细胞壁中出现, 1个蛋白质点只在第2代酵母细胞壁中出现。【结论】酿酒酵母FFC2146经过15次连续传代培养后11个细胞壁蛋白丰度发生明显变化, 此11个细胞壁蛋白的表达水平与酿酒酵母衰老相关。     

燃料乙醇制造的“零能耗零污染”趋势

酒精蒸馏废液有充足的非淀粉生物质可供沼气转化,沼液营养丰富可作酵母发酵工艺用水。通过酒精高浓度发酵、沼气高效转化、沼气热电联产、差压蒸馏、环形过程工艺等产能、节能、无废技术的研发和集成,将最终完成木薯原料燃料酒精制造向“零能耗、零污染”生产技术的转型。