葡萄酒有孢汉逊酵母属分子指纹图谱分析

为分析中国本土野生有孢汉逊酵母属Hanseniaspora酵母菌的种间差异和种内差异,构建分子指纹图谱,为优良有孢汉逊酵母资源的遗传多样性分析及开发利用提供科学依据。采用依赖于培养的经典方法包含WL营养培养基、26S rRNA基因D1/D2区域序列分析和5.8S-ITS-RFLP分析进行118株贵州紫云县刺葡萄自然发酵过程中分离的有孢汉逊酵母属酵母菌种水平的鉴定。采用Tandem repeat-tRNA（TRtRNA）指纹图谱法研究有孢汉逊酵母属酵母在两对微卫星引物扩增下的分子指纹图谱,并利用DPS软件分析不同分子指纹图谱类别之间的遗传发育关系。结果表明,118株贵州紫云县刺葡萄自然发酵过程中分离的野生有孢汉逊酵母属酵母菌,经依赖于培养的经典方法鉴定为3个种,包括Hanseniaspora opuntiae、H. uvarum和H. occidentalis。TRtRNA指纹图谱法的引物对一TtRNASC和5CAG扩增出5类图谱,而引物对二TtRNASC和ISSR-MB扩增出10类图谱,可以表现出所测118株有孢汉逊酵母属的种间差异和种内差异。其中种内差异主要表现在H. uvarum中。总体而言,贵州紫云县刺葡萄自然发酵过程中分离的有孢汉逊酵母属主要为H. opuntiae、H. uvarum和H. occidentalis,其中H. opuntiae和H. uvarum内部表现了不同的TRtRNA分子指纹图谱,表征了种内遗传多样性。     

基因重组酵母在葡萄酒酿造中的应用前景

基因重组技术是菌种改良的重要手段。就基因重组酵母在葡萄酒酸度调解、增香、抗氧化及果胶分解方面的潜在应用价值及近年来相关研究成果进行了概述。     

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。     

8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种的SSR分析

选取9对SSR引物对8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种进行扩增,估算了扩增片段长度,结果表明,利用这9对SSR引物可以把8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种区分。8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种的等位基因数（Na）平均为2.8889,有效等位基因数（Ne）平均为2.2162,Shannon多样性指数（I）平均为0.8669,期望杂合度（Nei）平均为0.5217。9对引物中,UDV-067提供的信息量最大,引物VMC7bl最小。     

耐热克鲁维酵母在葡萄酒酿造中的研究进展

耐热克鲁维酵母(Lachancea thermotolerans)是一种具有优良酿造学特性的非酿酒酵母(non-Saccharomyces cevevisiae),近年来由于其对葡萄酒的发酵进程及香气、滋味等感官特性均有着重要影响而受到越来越多的关注。耐热克鲁维酵母突出的特点表现为高产乳酸、甘油、2-苯乙醇及乙酯类香气成分,低产乙醇及挥发酸类物质,并且相关研究显示不同耐热克鲁维酵母发酵对葡萄酒的影响存在明显的菌株特异性。文章围绕耐热克鲁维酵母的菌株多样性、其对葡萄酒质量的影响及在混合发酵中的应用等方面进行综述,以期为本土耐热克鲁维酵母菌株性状的筛选、产酸及产香机制的解析提供参考依据,促进我国酿酒微生物种质资源的良性发展。     

不同桃树品种上桃蚜遗传多样性的研究

桃蚜Myzus persicae(Sulzer)寄主广泛,是一种全球性的广食性害虫。为了探明不同桃树品种对桃蚜遗传分化的影响,我们采用微卫星分子标记技术对白油蟠桃,黄油蟠桃等7个桃树品种上的桃蚜进行遗传多样性研究。结果表明,7对微卫星引物在171个样本中检测到118个等位基因,平均每个位点有16.857个等位基因。不同品种桃树上桃蚜的遗传多样性较为丰富,表明种内存在着较大的遗传变异。种群间没有遗传分化或分化不明显,这可能是种群间存在着明显的基因交流而造成的,说明桃树品种间的差异对桃蚜的分化影响较小。     

谷子地方品种和育成品种的遗传多样性研究

对河南、河北和山东等地的482份谷子地方品种和近30年培育的谷子品种的11个形态性状和农艺性状进行种植观察,研究两类品种的遗传多样性。与地方品种相比,育成品种形态性状的多样性指数大多低于地方品种,育成品种的株高比地方品种显著降低,稳重、穗粒重和出谷率等性状显著提高。地方品种的广泛变异类型是现代谷子育种的重要遗传资源。     

应用RAFD标记研究不同生态区谷子品种的遗传差异

应用RAPD标记对19份国内不同生态区的谷子品种的遗传变异进行了研究。结果表明：分子水平上,不同生态区的谷子品种间存在一定的遗传差异,但遗传差异程度并不高。11个随机引物共扩增出54条多态性带,不同引物扩增的带数差异较大,每个引物可扩增2—8条多态性带,平均每个引物扩增出4．91条多态性带。引物1050扩增的多态性带最多(8条)。聚类结果表明,基于RAPD标记分析的遗传聚类群与生态类型有很大的一致性。     

中国不同SKTI类型栽培大豆地方品种的遗传多样性

大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制剂（SKTI）广泛存在于栽培大豆和野生大豆中,具有多种变异类型,常作为一种遗传标记用来研究大豆的起源与传播。本研究对我国10131份大豆地方品种进行了SKTI多态性鉴定,使用20对细胞核SSR（nuSSR）标记和5对叶绿体SSR(cpSSR)标记对不同SKTI类型的187份地方品种进行了遗传多样性分析。结果显示,在细胞核水平上Tib类型材料遗传多样性低于Tia类型,但是在叶绿体基因组水平上Tib类型材料明显高于Tia类型,暗示Tib类型大豆在驯化过程中可能来源于较多的野生大豆个体祖先,而不是来源于单一祖先。聚类分析显示不同地区的Tib类型材料存在优先聚类的现象,说明Tib类型材料具有祖先亲缘性。来源于甘肃省的Tib类型大豆地方品种的叶绿体单倍型类型丰富,并以 Ⅱ型和Ⅲ型为主,具有Ⅱ型叶绿体单倍型的大豆地方品种很可能是其他地区的同类型大豆的主要来源;基于甘肃Tib类型大豆具有较高的遗传多样性,并与其他省区Tib类型材料亲缘关系密切等因素,推测甘肃地区是栽培大豆Tib类型的起源中心。     

宁夏不同年代水稻品种的遗传多样性比较

对宁夏不同阶段主栽水稻品种(系)的主要农艺性状比较表明,第1阶段(1950-1962年)宁夏地方品种与第2阶段(1978-1989年)、第3阶段(1990-1999年)、第4阶段(2000-2005年)、第5阶段(2006-2012年)、第6阶段(2010-2013年)育成品种(系)的农艺性状差异显著,说明通过育种手段宁夏水稻品种的主要农艺性状得到了改良;从第2阶段到第6阶段的变化趋势为生育天数变长,有效穗数减少,穗长、穗粒数、单株粒重、单穗粒重、产量等增加,说明产量性状的育种改良从穗数型向穗粒兼顾型或穗重型发展。利用48对SSR引物对76份宁夏不同年代水稻品种(系)进行遗传多样性分析表明,共检测出290个等位基因,每个位点等位基因变幅为3~15个,平均6.04个;稀有等位基因有109个,占等位基因总数的37.59%;多态信息含量(PIC)变异范围为0.1423~0.8783,平均为0.5512;Nei’s基因多样性指数(He)的变幅为0.1492~0.8945,平均为0.6032。RM333、RM297、RM249、RM501和RM206引物表现为较高的等位基因数和稀有等位基因数,认为较适合应用于宁夏水稻品种的遗传多样性检测。分子方差分析(AMOVA)结果表明,6个不同阶段间遗传变异占总体变异的19.27%,各阶段内品种间的遗传变异占总体变异的80.73%。参试水稻UPGMA聚类分析表明,在遗传相似系数(GS)为0.805处可将其划分为5大类群,12个地方品种都被聚为第Ⅰ类群,具有外来引进血缘的8个常规粳稻品种被聚为第Ⅱ类群,5个优质常规粳稻被聚为第Ⅲ类群,第Ⅴ类群包括2个大穗高产品种,49个宁夏常规粳稻选育品种被聚为第Ⅳ类,说明大多数宁夏水稻品种的亲缘关系较近。6个不同阶段品种聚类分析,第1阶段(地方品种)独聚一类,第2、第3、第4阶段与第5、第6阶段育成品种亲缘关系相对较远;表明不同年代宁夏水稻遗传多样性有较大差异,2005年后宁夏水稻品种的遗传多样性趋于变小。宁夏水稻育种中应加强国内外种质资源的引进和利用,深入挖掘宁夏稻区地方品种和杂草稻资源的有利基因,拓宽宁夏水稻品种的遗传基础,以促进宁夏水稻育种的快速发展。     

Grape skins as a natural support for yeast immobilization

Grape skins were used to immobilize Saccharomyces cerevisiae. In repeated batch fermentations of grape by immobilized and free cells, the maximum specific rate of alcohol production on glucose decreased from 7.98 h^–1 at 25 °C to 0.7 h^–1 at 5 °C. The rate was approximately twice as high as that on fructose. The rates for free cells were very low. The maximum alcohol yield (0.45 g g^–1) was obtained at 5 °C when the immobilized biocatalyst was used.     

酿酒酵母L610利用菊糖生产乙醇发酵条件的研究

以1株能够直接利用菊糖产乙醇的酿酒酵母L610为出发菌株,对其利用菊糖生产乙醇的发酵条件进行了一系列研究。结果表明,L610最适乙醇发酵温度为37℃,且40℃高温发酵对其产乙醇能力无显著影响;L610对酸性发酵环境有良好的耐受性,当发酵液p H值降至3.5时,其糖醇转化率及乙醇产量仍保持较高水平;以0.025~0.10 vvm的通气量通气12 h有利于L610发酵菊糖产乙醇;L610对350 g/L的高浓度菊糖有良好的转化率,乙醇浓度和生产强度分别达到129 g/L和1.35 g/(L·h);当直接以300 g/L菊芋粗粉为唯一底物进行发酵时,L610发酵产乙醇浓度达到89.6 g/L,为理论产量的78.1%。本研究所取得的成果为酿酒酵母一步法发酵菊芋生产乙醇的工业化发展提供参考。     

微生物遗传多样性的挖掘和代谢工程应用

随着近年来系统生物学研究的深入,微生物的基因组、转录组、蛋白组及代谢组等不同层次的组学信息不断增加。我国具有丰富的微生物多样性,但目前对多样性的研究大多集中在物种多样性及生态多样性方面,对微生物菌株水平遗传多样性的研究还刚刚起步。以酿酒酵母和链霉菌为例,结合本课题组的成果,总结了近年来利用其基因组序列及转录组蛋白质等功能基因组信息,开发利用其遗传多样性的研究进展。在工业酿酒酵母中发现了多个独特的功能基因,包括絮凝基因及与环境胁迫耐性相关的调节蛋白基因,还发现了独特的启动子序列。此外,在海洋放线菌基因组中也发现了独特的调节基因。对微生物遗传多样性的挖掘利用,不仅有助于深入理解微生物不同菌株中独特的调节方式,也为微生物的代谢工程改造提供了大量新的可利用的遗传组件。     

Facts,myths and legends on the prime industrial microorganism

Summary Archaic speculations and firmly established legends regarding the origin of the yeastSaccharomyces cerevisiae and related species are revisited in light of past and recent ecological evidence pointing to a strict association with artificial, man-made environments such as wineries and fermentation plants. The nomenclature within this industrially important group is also discussed in view of the modifications imposed from application of molecular techniques to classification.This paper is dedicated to Professor Herman Jan Phaff in honor of his 50 years of active research which still continues.     

接种发酵和自然发酵中酿酒酵母菌株多样性比较

[目的]探究自然发酵和接种发酵两种发酵方式,对霞多丽葡萄发酵中酵母菌种多样性和酿酒酵母菌株遗传多样性的影响.[方法]以霞多丽葡萄为原料,分别进行自然发酵和接种不同酿酒酵母菌株(NXU 17-26、UCD522和UCD2610)的发酵,利用26S rDNA D1/D2区序列分析和Interdelta指纹图谱技术分别进行酵...     

走出青藏高原：拉格啤酒酵母的起源与演化

采用低温底层发酵的拉格(lager)啤酒15世纪开始在德国巴伐利亚地区出现,19世纪初流行至全世界,目前已成为全球产量最高的酒精饮料。目前已阐明,拉格啤酒发酵酵母为巴斯德酿酒酵母(Saccharomyces pastorianus),该种是一个杂交种,由艾尔(ale)啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与野生真贝氏酿酒酵母(Saccharomyces eubayanus)杂交而成,后者赋予了拉格啤酒酵母的耐低温能力。近年的群体遗传学和群体基因组学研究表明,拉格啤酒酵母的野生亲本S.eubayanus起源于青藏高原,可能通过丝绸之路传播到了欧洲。比较基因组学研究表明,拉格啤酒酵母包含2个株系,即Ⅰ系/Saaz系和Ⅱ系/Frohberg系,早期分别流行于中欧和西欧地区。前者为近似异源3倍体,后者为近似异源4倍体。2个株系在耐低温、麦芽三糖利用和风味物质产生能力等方面具有明显差异。在中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)保藏的S.pastorianus...     

Acceleration of high gravity yeast fermentations by acetaldehyde addition

In high gravity Saccharomyces cerevisiae fermentations containing 300 g glucose l^–1, daily addition of acetaldehyde to a total of 93 mM shortened the time required to ferment the first 250 g glucose l^–1 from 790 h to 585 h. Acetaldehyde feeding had no effect on the ethanol yield but increased by 135%, 78% and 77% the final concentrations of 2,3-butanediol, 2-methylpropanol and acetate, while decreasing that of glycerol by 14%. Controlled acetaldehyde feeding has potential as a technique for accelerating high gravity fuel or industrial ethanol fermentations and may be useful in preventing incomplete fermentations.     

Use of a Novel Immobilization Yeast System for Winemaking

Penicillium was used to immobilize Saccharomyces cerevisiae, without using physico-chemical external supports, to form yeast biocapsules. The biocapsules, once the Penicillium was killed by the ethanol produced, were used in a grape must fermentation. Must fermentation was carried out for 160 h with the biocapsules and for 300 h with free yeast cells. Acetaldehyde (84 vs. 63 mg/l), isobutanol (217 vs. 194 mg/l), L-proline (7.7 vs. 6.5 mM) and aspartic acid (0.42 vs. 0 mM) in final wine were higher with the biocapsules than with free cells.     

Crabtree-negative characteristics of recombinant xylose-utilizing Saccharomyces cerevisiae

For recombinant xylose-utilizing Saccharomyces cerevisiae, ethanol yield and productivity is substantially lower on xylose than on glucose. In contrast to glucose, xylose is a novel substrate for S. cerevisiae and it is not known how this substrate is recognized on a molecular level. Failure to activate appropriate genes during xylose-utilization has the potential to result in sub-optimal metabolism and decreased substrate uptake. Certain differences in fermentative performance between the two substrates have thus been ascribed to variations in regulatory response. In this study differences in substrate utilization of glucose and xylose was analyzed in the recombinant S. cerevisiae strain TMB3400. Continuous cultures were performed with glucose and xylose under carbon- and nitrogen-limited conditions. Whereas biomass yield and substrate uptake rate were similar during carbon-limited conditions, the metabolic profile was highly substrate dependent under nitrogen-limited conditions. While glycerol production occurred in both cases, ethanol production was only observed for glucose cultures. Addition of acetate and 2-deoxyglucose pulses to a xylose-limited culture was able to stimulate transient overflow metabolism and ethanol production. Application of glucose pulses enhanced xylose uptake rate under restricted co-substrate concentrations. Results are discussed in relation to regulation of sugar metabolism in Crabtree-positive and -negative yeast.     

不同等位HXT3基因对酿酒酵母EC1118发酵特性的影响

葡萄酒酿酒酵母果糖利用能力与酒精发酵中止和发酵不彻底密切相关,其果糖利用分子机制的研究备受关注。以高果糖利用葡萄酒酿酒酵母菌EC1118为试验材料,利用重组技术获得了HXT3基因敲除菌,通过酶切和基因测序鉴定,首次发现EC1118具有2个不同的HXT3等位基因,并研究了不同HXT3等位基因缺失对菌体发酵过程中葡萄糖、果糖利用的影响。结果表明,突变的HXT3-champ基因对保证菌体发酵后期高果糖利用能力起到了重要的作用,对筛选和构建高果糖利用优良葡萄酒酿酒酵母研究具有重要指导意义。