汾酒酿造车间和车间外环境中酵母菌多样性研究

为解析汾酒厂区酵母菌资源的多样性，采用分离培养方法，从汾酒酿造车间和车间外环境中的微生物中分离纯化到300株酵母菌，经26S rDNA序列比对分析，检测到酵母菌包括6科15属21种。系统发育树结果表明，汾酒酿造车间和车间外环境中的酵母菌包括担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）两个分支。尽管汾酒酿造车间和车间外环境中各有特异的酵母菌，但是两者都存在与白酒酿造相关的酵母菌如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）和扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）等。汾酒环境中含有丰富的酵母菌资源，可能是大曲和酒醅发酵过程中酵母菌的主要来源。这些都为进一步研究指明了方向。     

本土酵母NX11424对赤霞珠葡萄酒发酵中酵母菌多样性及香气成分的影响

【背景】NX11424酵母是一株具有良好发酵特性且能赋予赤霞珠葡萄酒浓郁果香的宁夏本土酿酒酵母。【目的】解析NX11424酵母发酵的赤霞珠葡萄酒中的水果香气特征。【方法】以赤霞珠为材料,设置3个发酵处理：自然发酵、灭菌接种NX11424的发酵和直接接种NX11424的发酵,利用26S rDNA D1/D2区测序分析法鉴定发酵过程中酵母菌的种类,并通过顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术定量测定不同发酵处理下赤霞珠葡萄酒的香气成分及含量。【结果】三个发酵处理下赤霞珠葡萄酒各理化指标无显著性差异。所分离到的酵母菌鉴定为2属3种：萄葡汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和布拉迪酵母(Saccharomyces boulardii,S. boulardii);这2属3种均存在于自然发酵中,接种发酵中仅存在H. uvarum和S. cerevisiae两种酵母。三个发酵处理下的赤霞珠葡萄酒中香气物质种类无差异,均为69种;其中,酯类28种,醇类25种,有机酸5种,萜烯类2种和其他类化合物9种;但各发酵处理下香气物质的含量存在显著差异。聚类分析表明,69种香气成分被聚为3类。第1类香气物质包括香茅醇、丙醇等9种成分,其中7种香气物质的含量在灭菌接种发酵中较高;第2类香气物质包括己酸乙酯、棕榈酸乙酯等31种成分,其含量均在直接接种发酵中较高;第3类香气物质包括丁酸乙酯、乳酸乙酯等29种成分,其中27种香气物质的含量在自然发酵中较高。虽然直接接种发酵处理中酵母菌的多样性低于自然发酵处理,但是该处理的赤霞珠葡萄酒中酯类香气物质含量较多,水果香气浓郁,对赤霞珠葡萄酒香气的改善更明显。【结论】NX11424与发酵中的其他本土酵母间的相互作用可以改善葡萄酒的质量,为宁夏本土酵母NX11424在赤霞珠葡萄酒酿造过程中改善葡萄酒质量奠定了坚实的基础。     

代谢工程改造热带假丝酵母生产1,2,4-丁三醇

【背景】 1,2,4-丁三醇属于手性多羟基醇,是一种重要的有机合成的化学中间体,以木糖为原料经四步酶反应是目前研究最多的生物合成路线。然而大肠杆菌的鲁棒性较弱,对发酵液中一些抑制剂的耐受性不是很好,同时存在严重的碳代谢抑制。近年来,鲁棒性较好的酵母菌成为更有吸引力的宿主,其中热带假丝酵母具有天然的木糖代谢途径,可以更好地利用木糖。【目的】在热带假丝酵母中构建从木糖到1,2,4-丁三醇的代谢途径。【方法】在热带假丝酵母中敲除木糖还原酶基因GRE3,从而阻断自身的木糖代谢途径。将来源于Caulobacter crescentus的木糖脱氢酶基因(xylB)和木糖酸脱水酶基因(xylD)及来源于Lactococcus lactis的酮酸脱羧酶基因(kdcA)克隆至C. tropicalis 207中,得到重组菌C. tropicalis BT,在此基础上考察重组菌代谢木糖合成1,2,4-丁三醇的能力,确定限速步骤,并通过增加关键基因xylD与kdcA的拷贝数提高1,2,4-丁三醇产量。【结果】在30℃、200 r/min、接种量1%、以30 g/L木糖为底物的情况下,重组菌的1,2,4-丁三醇的产量达到了1.2 g/L,在5 L发酵罐中的产量达到了3.7 g/L。【结论】在热带假丝酵母中实现以木糖为底物的1,2,4-丁三醇代谢途径,并通过在基因组上增加关键基因xylD与kdcA的拷贝数,获得了一株高产1,2,4-丁三醇的重组酵母菌株,这为后续在热带假丝酵母中进一步提高1,2,4-丁三醇产量奠定了基础。     

浓香型白酒发酵过程微生物合成正丙醇途径解析

【目的】揭示浓香型白酒窖内发酵过程与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径。【方法】通过对浓香型白酒窖内发酵过程酒醅中微生物的宏转录组进行分析,解析与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,并验证相关微生物合成正丙醇的能力。【结果】浓香型白酒窖内发酵过程中有3条可能的酒醅微生物合成正丙醇的途径。真菌主要通过2-甲基苹果酸代谢途径和苏氨酸代谢途径合成正丙醇,细菌则主要通过丙酸代谢途径合成并参与苏氨酸代谢途径。宏转录组测序分析表明,这3条途径对白酒窖内发酵过程正丙醇的合成与积累均有贡献,并且微生物通过这3条途径合成正丙醇的时期和能力存在较大差异。此外,对分离自酒醅的酵母和乳酸菌合成正丙醇能力分析发现,它们均与浓香型白酒窖内发酵过程正丙醇的合成有关。【结论】本研究揭示了浓香型白酒窖内发酵过程中正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,为阐明白酒发酵过程中正丙醇的形成机制奠定了理论基础。     

酱香型白酒发酵中酵母群落结构及其对风味组分的影响

【目的】研究酱香型白酒发酵过程中酵母群落结构,及其对酱香型白酒生产的影响。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术分别对产量、酒质较高的第五轮次和较低的第七轮次发酵过程中的酵母群落结构进行解析,同时利用顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC-MS)以及高效液相色谱(HPLC)技术分析酒醅中的代谢组分,初步分析了酵母群落对酱香型白酒产量及品质的影响。【结果】用DGGE方法从酒醅中的检测到Issatchenkia orientalis、Torulaspora delbrueckii、Pichia galeiformis、Schizosaccharomyces pombe、Galactomyces geotrichum、Trichosporon asahii、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae和Pichia fabianii等9种含量丰富的酵母,其中G.geotrichum和S.cerevisiae是第五轮的优势酵母,而第七轮的优势酵母增加了I.orientalis和Z.bailii两种酵母,且Sc.pombe未检测到。第七轮发酵过程中5种酵母在发酵后期衰亡明显,第五轮酵母群落结构相对更稳定;发酵前期第五轮酵母总量是第七轮的2–5倍,而发酵结束时第五轮乙醇含量达到第七轮次的2.45倍。酒醅中挥发性风味组分种类丰富,第五轮中酯类等白酒中重要的风味物质含量明显高于第七轮,有机酸和杂醇油含量低于第七轮。【结论】酱香型白酒酿造过程中酵母菌群多样性较丰富,酵母菌群结构变化对白酒产量及品质影响明显,这为酱香型白酒酿造机制研究奠定了基础。     

洋河浓香型白酒发酵过程酒醅微生物群落结构解析及其与有机酸合成的相关性

【目的】解析江苏洋河酒厂浓香型白酒窖内发酵过程酒醅微生物群落结构,建立酒醅微生物与主要有机酸合成的关联性。【方法】通过宏基因组测序获得白酒发酵过程中微生物群落结构变化规律,利用主成分分析和偏最小二乘回归分析寻找酒醅中影响主要有机酸合成的关键微生物。【结果】根据微生物组成结构变化和有机酸合成变化规律,可将白酒窖内发酵分为两个时期(0–14 d和15–60 d)。其中窖内发酵0–15 d与主要有机酸合成相关的微生物数量显著高于15–60 d的。窖内发酵过程与主要有机酸合成相关的微生物包括7个菌属,分别为乳杆菌属(Lactobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、酵母属(Saccharomyces)、Naumovozyma、伊萨酵母属(Issatchenkia)、嗜冷芽孢杆菌属(Psychrobacillus)和根霉属(Rhizopus)。【结论】本研究识别了白酒窖内发酵过程中与主要有机酸合成相关的核心和关键微生物,可为阐明白酒窖内发酵产酸机理和保障白酒品质的稳定性奠定研究基础和理论依据。     

基于26S rDNA D1/D2序列分析酱香型白酒酒醅中酵母菌的群落结构

【目的】比较分析不同发酵阶段的酱香型白酒北大仓酒醅中酵母菌的群落结构。【方法】酒醅样本采集自黑龙江省北大仓白酒不同阶段的发酵窖池,采用平板分离技术获得大量酵母菌纯培养物;基于26S rDNA D1/D2区域的碱基序列,准确鉴定酒醅中的酵母菌;根据酵母菌的数量变化、种类组成、相对频率、多样性指数及其相似性系数,研究酱香型北大仓白酒酒醅中酵母菌的群落结构特征。【结果】北大仓白酒酒醅中酵母菌数量在酿造过程中的变化,遵循着"升高-降低-升高-降低"的规律;第1轮"升高-降低"的过程表现出急剧的"速升速降"特点,而第2轮"升高-降低"的过程则具有相对来说比较温和的"缓升缓降"特征。酒醅内的酵母菌鉴定为8属13种,总体多样性指数处于较高的水平,发酵初期酵母菌多样性指数逐渐增加,最高的多样性指数(1.89)出现在发酵第5 d的酒醅内;然后又逐渐下降,发酵至第11 d时降至最低(0.66);酒醅发酵至13 d时开始直至发酵末期,多样性指数呈现出波动性变化。北大仓白酒酒醅中酵母菌的种类组成总体来说比较接近,大多数情况下相似性系数都高于0.5,说明在白酒酿造过程中酵母菌的组成和分布处于一个相对稳定的状态。对于北大仓白酒酒醅内存在的常见酵母菌来说,Issatchenkia orientalis、Pichia kudriavzevii和Saccharomyces cerevisiae可能在酿造过程中发挥更重要的作用。【结论】北大仓等酱香型白酒的酒醅内存在着丰富的酵母菌资源,阐明酒醅内酵母菌的群落结构可以为解析酱香型白酒的发酵机理提供基础数据和理论基础。     

一株台湾红酵母(Rhodotorula taiwanensis)的鉴定及其除Mn(Ⅱ)性能研究

【目的】探究一株红酵母对Mn(Ⅱ)的去除效率及其作用机制。【方法】从酸性矿山废水中分离出一株耐酸酵母菌,通过形态和26S rRNA基因测序对菌种进行鉴定,研究不同pH和Mn(Ⅱ)浓度对该菌除Mn(Ⅱ)效果的影响。采用扫描电镜、X射线衍射分析和X射线光电子能谱仪进行产物表征。【结果】分离得到的酵母菌经鉴定为台湾红酵母(Rhodotorula taiwanensis),其在pH 2.0、2 000 mg/L Mn(Ⅱ)条件下仍能生长较好。在初始pH 6.0、Mn(Ⅱ) 300 mg/L条件下培养144 h后,对Mn(Ⅱ)的去除率能达到98.52%;然而较高浓度的Mn(Ⅱ) (≥500 mg/L)会对细胞产生毒性,从而降低去除效果。R. taiwanensis MF4在去除Mn(Ⅱ)的过程中可以将Mn(Ⅱ)氧化成锰氧化物(主要为无定型的MnO₂、Mn₂O₃、MnO),形成层状物质在细胞表面积累,而且能产生碱度,提升环境pH值,最高可达8.4 [初始pH 7.0,Mn(II) 100 mg/L,144 h]。【结论】R. taiwanensis MF4具有耐受低pH和高浓度Mn(II)、有效去除Mn(II)以及产碱的作用,研究结果对酸性矿山废水修复与治理的末端工艺设计具有参考价值。     

清香型白酒固态酿造过程中酵母种群结构和多样性分析

【目的】探索清香型白酒固态酿造过程中酵母的种群结构和生态多样性变化规律,为科学认识白酒酿造的过程与机制提供理论依据。【方法】运用WL鉴别培养基和26S rRNA D1/D2序列分析方法对清香型白酒3种典型大曲和酒醅发酵过程的酵母进行分类学研究。【结果】从清香型白酒固态酿造过程中共鉴定出10种酵母,分别为Saccharomyces cerevisiae、Issatchenkia orientalis、Pichia anomala、Saccharomycopsis fibuligera、Pichia fermentans、Trichosporon asahii、Hanseniaspora osmophila、Pichia farinosa、Pichia membranifaciens和Clavispora lusitaniae。其中T.asahii、C.lusitaniae、H.osmophila、P.membranifaciens、P.farinose和P.fermentans为首次从清香型白酒酿造过程中分离获得的酵母种类。考察3种典型大曲(清茬、红心、后火曲)和大茬、二茬酒醅发酵过程的酵母种群结构变化规律显示,3种大曲具有相同的优势菌种S.fibuligera,但三者酵母结构组成差异较大,且清茬曲含有最多的酵母数量和种类。酒醅发酵过程中的酵母种群结构与3种大曲均明显不同,大茬和二茬酒醅酵母结构也不同,两种酒醅发酵后期的优势酵母均为S.cerevisiae,而发酵前期优势酵母则分别是H.osmophila和P.membranifaciens。【结论】深入研究了清香型白酒酿造过程中微生物的分布特征和规律,对认识清香型白酒酿造过程和群体微生物的发酵机制,以及丰富我国传统酿造食品微生物的研究,具有重要的理论和实践价值。     

高山被孢霉中二酰甘油酰基转移酶2同源基因的克隆、表达和活性分析

[背景] 高山被孢霉（Mortierella alpina）是一种可积累大量花生四烯酸（Arachidonic Acid,AA）的产油丝状真菌,其所产脂肪酸主要被组装到甘油骨架上以三酰甘油（Triacylglycerol,TAG）形式存在。二酰甘油酰基转移酶（Diacylglycerol Acyltransferase,DGAT）是TAG生物合成途径的关键酶,对于高山被孢霉TAG的生产具有重要意义。[目的] 通过探究高山被孢霉DGAT2在TAG生物合成方面的功能特点,以期为提高产油真菌的TAG产量及改善TAG的脂肪酸组成提供参考。[方法] 利用序列比对在高山被孢霉ATCC32222基因组中筛选出2个编码DGAT2的候选基因MaDGAT2A/2B,在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中异源表达后进行功能分析,并在外源添加AA条件下通过检测TAG产量进一步分析MaDGAT2A/2B的活性,最后在高山被孢霉中同源过表达MaDGAT2A/2B,通过检测重组菌总脂肪酸产量及组分以分析MaDGAT2A/2B的体内活性。[结果] MaDGAT2A在S. cerevisiae中异源表达时,重组酵母菌TAG的产量达到细胞干重的3.06%,为对照组的4.91倍;而MaDGAT2B未明显提高重组酵母菌TAG的产量。在外源添加AA时,MaDGAT2A/2B均可显著促进重组酵母菌中TAG合成,表达MaDGAT2A的重组酵母菌TAG含量为对照组的3.67倍,表达MaDGAT2B的重组酵母菌TAG含量为对照组的2.61倍。MaDGAT2A/2B在高山被孢霉中过表达对其总脂肪酸产量无显著影响,但可显著提高总脂肪酸中AA的含量,AA占总脂肪酸比例最高达到39.15%,相比对照组提高16.14%。[结论] MaDGAT2A/2B可以参与TAG的生物合成,表明2个候选基因编码的蛋白具有DGAT活性,并且可提高高山被孢霉脂肪酸中AA的含量,对于改善产油真菌的脂肪酸组成从而提高其应用价值具有重要意义。     

酒醅中精氨酸利用菌株的分离筛选及其对浓香型白酒中瓜氨酸积累的影响

【目的】分析浓香型白酒酒醅发酵过程中氨基甲酸乙酯前体物质瓜氨酸含量显著增加的原因,确定酒醅中能够利用精氨酸并积累瓜氨酸的微生物,为解析白酒中氨基甲酸乙酯的形成机制提供研究基础和理论依据。【方法】采用高通量筛选技术,从浓香型白酒酒醅中分离具有高精氨酸利用能力和高瓜氨酸积累特性的菌株,并通过基因型和表现型验证以及模拟窖内发酵验证它们对瓜氨酸积累的贡献。【结果】共筛选获得20株具有高精氨酸利用能力的菌株,其中Lactococcus garvieae LD3,Bacillus amyloliquefaciens BG5,Pediococcus acidilactici PH7和Staphylococcus pasteuri SH11具有较高的瓜氨酸生成能力,并可使酒醅中瓜氨酸含量显著增加。【结论】筛选获得的4类微生物均能够通过ADI途径代谢积累瓜氨酸,是导致酒醅瓜氨酸含量增加的原因。     

卡氏德巴利酵母植酸酶在毕赤酵母中的异源表达及优化

【背景】植酸是一种能螯合金属离子和蛋白质的有机磷类化合物,广泛存在于植物组织中,影响动物对营养元素的吸收。在饲料中加入植酸酶可有效降解植酸。【目的】构建毕赤酵母异源表达卡氏德巴利酵母(Debaryomyces castellii,D. castellii)植酸酶的菌株,促进卡氏德巴利酵母植酸酶的研究及工业应用。【方法】将卡氏德巴利酵母植酸酶基因进行密码子优化后转入毕赤酵母GS115中,通过筛选多拷贝、敲除蛋白酶、过表达分子伴侣及转运蛋白的方法获取优势菌株。【结果】所得重组菌株GS115/DCphy(ΔPep4)(BFR2)的产酶酶活是低拷贝菌株的7倍。【结论】研究结果为卡氏德巴利酵母植酸酶的异源表达及潜在工业应用提供了一定的指导。     

配糟对清香型白酒发酵中环境因子及微生物群落的影响

【背景】环境因子是影响微生物生长代谢的重要因素,解析半开放条件下酿造过程中环境因子对微生物群落演替的作用对于清香型白酒生产调控具有重要意义。配糟在白酒发酵过程中起着调节发酵速度的作用,其对微生物群落组成变化的影响尚不明确。【目的】揭示使用不同发酵周期配糟对清香型白酒发酵过程中环境因子及微生物群落演替的影响。【方法】采用PacBio测序平台和多元统计分析比较使用2种配糟酒醅中微生物群落结构组成,结合蒙特卡洛置换检验明确环境因子对微生物群落的影响。【结果】与使用正常发酵周期配糟酒醅相比,使用延长发酵周期配糟酒醅水分较低,而酸度、氨基酸态氮、总游离氨基酸、还原糖和残余淀粉较高;微生物多样性和丰富度分析发现,使用延长发酵周期配糟酒醅中细菌α多样性极显著高于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.001),而真菌α多样性显著/极显著低于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.05, P<0.001);通过组间差异性分析发现,细菌群落共产生28个差异指示种,而真菌群落共产生15个差异指示种;水分、酸度、氨基酸态氮、还原糖、残余淀粉和总游离氨基酸对微生物群落结构的影响显著(P<0.05)...     

Molecular gene cloning and overexpression of the phytase from Debaryomyces castellii CBS 2923

The ORF encoding the Debaryomyces castellii CBS 2923 phytase was isolated. The deduced 461-amino-acid sequence corresponded to a 51.2 kDa protein and contained the consensus motif (RHGXRXP) which is conserved among phytases. No signal sequence cleavage site was detected. Nine potential N-glycosylation sites have been predicted. The protein shared 21–69% sequence identities with various phytases of yeast or fungal origin. Heterologous expression of the D. castellii CBS 2923 phytase in the methylotrophic yeast Pichia pastoris was tested under both the P. pastoris inducible alcohol oxidase (AOX1) promoter and the constitutive glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAP) promoter. Maximum production levels obtained were 476 U ml⁻¹, with the AOX1 expression system and 16.5 U ml⁻¹ with the GAP one. These productions corresponded to a 320-fold and a 10-fold overexpression of the protein, respectively as compared to the homologous production. The biochemical characteristics of the recombinant phytase were identical to those of the native enzyme.     

3个植物源苯甲醇酰基转移酶合成乙酸肉桂酯的研究

[背景]乙酸肉桂酯是一种重要的香料化合物,在化妆品和食品工业上具有广泛的应用,传统的生产方法主要依靠植物提取和化学合成。[目的]通过筛选不同植物源的酰基转移酶,利用大肠杆菌从头合成乙酸肉桂酯。[方法]首先,通过在苯丙氨酸高产菌BPHE中表达异源基因苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase from Arabidopsis thaliana,AtPAL)、对羟基肉桂酰辅酶A连接酶(Hydroxycinnamate:CoA Ligase from Petroselinum crispum,Pc4CL)和肉桂酰辅酶 A 还原酶(Cinnamyl-CoA Reductase from Arabidopsis thaliana,AtCCR),并结合大肠杆菌自身的内源性醇脱氢酶(Alcohol Dehydrogenases,ADHs)或醛酮还原酶(Aldo-Keto Reductases,AKRs)的催化作用构建了从苯丙氨酸到肉桂醇的生物合成途径。然后,苯甲醇苯甲酰转移酶(Benzyl Alcohol O-Benzoyltransferase from Nicotiana tabacum,ANN09798;Benzyl Alcohol O-Benzoyltransferase from Clarkia breweri,ANN09796)或苯甲醇乙酰转移酶(Benzyl Alcohol Acetyltransferase from Clarkia breweri,BEAT)被引入到上述重组大肠杆菌中发酵培养生产乙酸肉桂酯。最后,在大肠杆菌中过表达乙酰辅酶A合成酶(Acetyl Coenzyme A Synthetase,ACS)来提高底物乙酰辅酶A的量。[结果]探讨了 3个植物源苯甲醇酰基转移酶生物合成乙酸肉桂酯的能力,并应用于合成乙酸肉桂酯的细胞工厂,最终使乙酸肉桂酯最高产量达到166.9±6.6mg/L。[结论]植物源苯甲醇酰基转移酶具有一定的底物宽泛性,能以肉桂醇为底物催化合成乙酸肉桂酯。首次利用植物源的苯甲醇酰基转移酶合成乙酸肉桂酯,为微生物细胞工厂以葡萄糖作为碳源生产乙酸肉桂酯提供参考。     

贺兰山东麓优良本土酿酒酵母筛选及发酵特性分析

【背景】商业酵母的使用造成葡萄酒同质化问题严重,发掘优良本土酿酒酵母具有十分重要的意义。【目的】从168株宁夏本土酿酒酵母菌株中筛选出性能优良、具有出色葡萄酒发酵能力的菌株。【方法】基于杜氏管发酵试验和乙醇、高糖等耐受性试验分析产H2S能力及生长曲线测定的方法,筛选出发酵力好、耐受性强、低产H2S的本土酿酒酵母进行赤霞珠葡萄酒发酵试验,测定葡萄酒样基础理化指标、酚类物质和挥发性成分,探究筛选出的酿酒酵母发酵特性。【结果】初步筛选出发酵快速,能适应13%乙醇、350 g/L葡萄糖、250 mg/L SO2、pH 1.0的生存环境且低产H2S的4株本土酿酒酵母YC-E8、QTX-D17、QTX-D7、YQY-E18。菌株YC-E8产甘油能力强,所发酵酒样香气与商业酵母XR、F33最为接近,适用于赤霞珠葡萄酒的发酵。菌株QTX-D17发酵酒样中酒精、单宁、总酚和花色苷含量最高,表现出本土酿酒酵母优良的发酵特性。菌株QTX-D7所发酵酒样香气中乙酸乙酯、辛酸乙酯、1-壬醇等物质含量较高,赋予了葡萄酒香蕉味、苹果味、菠萝味、椰子味等愉悦花果香。【结论】最终筛选出3株优良本土酿酒酵母QTX-D17...     

乳酸乳球菌双组分系统调控有氧呼吸的研究

【背景】乳酸乳球菌作为食品行业的代表性菌株,如何通过双组分系统响应环境因子与代谢调控的分子机制研究,对发酵食品产业和益生菌制剂行业有着重要的意义。【目的】探究乳酸乳球菌双组分系统对有氧呼吸代谢调控的相关网络,为乳酸菌适应性代谢研究提供新思路。【方法】采用生物信息学方法,系统性地分析乳酸乳球菌双组分系统组氨酸激酶和反应调节因子的结构域组成及预测双组分系统功能,筛选出与有氧呼吸有潜在联系的双组分,并进一步通过基因转录表达和非靶向代谢组学验证。【结果】以乳酸乳球菌的代表菌株NZ9000为例构建相互作用蛋白网络,显示双组分系统与丙酮酸代谢网络关键连接点为丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶(nifJ)。在不同的生长时期,Lactococcus lactis NZ9000双组分转录表达在延滞期变化显著。与厌氧培养相比,有氧培养和有氧呼吸培养的菌体双组分呈现下调趋势。双组分系统参与乳酸菌氧化应激和血红素胁迫过程。【结论】明确乳酸乳球菌参与有氧呼吸的双组分系统以及代谢通路,有助于提高发酵剂、益生菌剂的存活率和竞争力。     

小麦赤霉病拮抗菌JB7的拮抗活性及鉴定

由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum, Fg)引起的赤霉病是限制小麦生产的主要病害之一。生物防治是一种高效且可持续的防治方法。【目的】从小麦种子内筛选具有抑制禾谷镰刀菌的菌株并对其生防潜力进行评估,为小麦赤霉病生防制剂的开发与利用提供菌种资源及理论支撑。【方法】采用平板对峙、孢子萌发法和无菌上清液抑菌试验筛选小麦种子内对禾谷镰刀菌具有拮抗活性的内生菌株;利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和共聚焦扫描电镜(confocal laser scanning microscope, CLSM)观察并分析无菌上清液对Fg的分生孢子形态、膜完整性以及胞内活性氧的影响;通过盆栽试验验证内生菌对小麦赤霉病的生防效果;应用二代Illumina HiSeq测序平台进行全基因组测序。【结果】从小麦种子中分离出一株高效抑制Fg生长的内生菌株JB7,其衰亡期无菌上清液对Fg孢子萌发抑制率高达85.23%。菌株JB7的无菌上清液使Fg孢子表面凹陷,破坏其细胞膜,造成核酸和蛋白质的渗漏,诱导Fg菌丝活性氧的累积,引起Fg菌丝可溶性蛋白和丙二醛含量的显著升高。该菌株具有分泌蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶和产铁载体的能力。盆栽试验表明菌株JB7能显著降低小麦赤霉病的病情指数(P<0.05)。经全基因组学鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus) JB7,该菌株基因组中含有12个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇。【结论】菌株JB7能抑制禾谷镰刀菌的生长,对小麦赤霉病有较强的防效,可作为生物防治小麦赤霉病的候选菌株。     

嗜热链球菌IMAU20246胞外多糖基因簇及其表达分析北大核心

【目的】嗜热链球菌IMAU20246是一株具有良好发酵特性且高产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)的菌株,但其EPS基因簇及合成途径尚不清晰。因此可通过全基因组测序及生物信息学分析菌株基因组序列,探究EPS合成及调控机制。【方法】本实验对嗜热链球菌IMAU20246进行全基因组测序并进行生物信息学分析,解析EPS生物合成相关基因簇及EPS合成途径,同时采用实时荧光定量PCR技术(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)对其不同时间点EPS基因簇的表达进行定量分析。【结果】嗜热链球菌IMAU20246基因组中有一个18.1 kb的EPS生物合成基因簇,编码15个与EPS生物合成相关的基因。嗜热链球菌IMAU20246通过转运葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、乳糖、海藻糖、纤维二糖及蔗糖合成UDP-葡萄糖、dTDP-葡萄糖、dTDP-鼠李糖、UDP-半乳糖、UDP-呋喃半乳糖、UDP-N-乙酰葡萄糖胺和UDP-N-乙酰半乳糖胺等7种糖核苷酸。qRT-PCR的结果表明,EPS基因簇中的基因在细胞生长阶段均能表达,特别是糖基转移酶基因epsE、epsF、epsH和epsJ在培养6 h时表达量最高,此时EPS产量达到最高。【结论】本研究从基因组解析了嗜热链球菌IMAU20246 EPS基因簇及其合成途径,为菌株的进一步开发提供了理论依据。