黄酒酵母菌的基因适应性进化与高浓度乙醇发酵研究

由于长期适应我国黄酒发酵的高浓度醪液酿造环境，黄酒酵母菌具有较高的耐受高渗、乙醇性能，发酵终点酒精度可达20%，但其对环境胁迫的耐受机理尚未阐明。近年来，由于环保意识与生产成本的增加，如何利用酵母菌高效发酵乙醇备受人们关注，而酵母菌耐受性能与乙醇发酵效率密切相关。本课题拟在筛选到的一株黄酒酵母高耐性菌株Wu13基础上，首先通过研究黄酒酵母菌HOG途径基因的变异，探索黄酒酵母的HOG途径关键基因（如MSB2、HOG1等）的DNA序列进化机制，及其对酵母菌高渗耐受性能的调控机理；然后，通过高通量基因组测序技术，研究黄酒酵母的基因组序列与结构变异，揭示黄酒酵母的起源与进化规律；进一步通过比较基因组学、基因表达谱等研究，鉴定与高浓度乙醇发酵有关的基因及其相关代谢途径，从而为基因工程定向改造优良酿酒酵母工业菌株及高浓度乙醇发酵奠定理论基础。

本项目按照原计划进行研究，也基本达到预期目标，研究结果已经发表7篇论文。(1)从黄酒厂采集的发酵醪、酒药及麦曲中分离多株黄酒酵母菌，并进行高渗、高乙醇等胁迫耐受性试验、酵母菌株鉴定、及黄酒发酵试验(中国食品学报，2013,13(9))。(2)对黄酒菌株的HOG途径基因克隆与进化分析，发现黄酒酵母菌在进化树上形成一个独特的分枝，说明HOG途径基因与黄酒酵母菌株的适应性进化有关（Biochemical Genetics,2013,51(3-4)）。(3)利用高通量测序平台Illumina公司 Hiseq与454公司 GS FLX Titanium System对两株筛选到的优良抗逆酵母菌株YHJ7与YJSH1的全基因组与转录组进行研究，鉴定了一些黄酒酵母菌株独特的基因变异与差异表达基因(Genome Biology and Evolution,2014,6(9)；BMC Genomics, 2012,13)。(4)最后通过Cre/loxP基因敲除技术对鉴定的新基因进行功能研究，初步确定基因g5170对黄酒抗逆性能及乙醇发酵有重要影响。后续还需研究黄酒酵母菌YHJ7中其它基因变异的功能。