利用功能基因组学方法研究酿酒酵母乙醇生物合成的调控机理

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1、微生物学杂志2013年12月第33卷第6期JOUＲNALOFMICＲOBIOLOGYDec．2013Vol．33No．619利用功能基因组学方法研究酿酒酵母乙醇生物合成的调控机理*徐国强，吴满珍，吴瑶，杜婕，蒋伶活(江南大学生物工程学院粮食发酵工艺与技术国家工程实验室，江苏无锡214122)摘要酿酒酵母在发酵生产乙醇的过程中存在的主要问题是前期高浓度底物葡萄糖的抑制和后期高浓度产物乙醇的抑制。功能基因组学技术的发展为从基因组水平上系统研究酿酒酵母乙醇生物合成的调控机理提供可能。本研究模拟工业发酵的条件，对

2、酿酒酵母实验菌株BY4743为遗传背景的116个单基因缺失菌株进行了乙醇发酵试验，以发现基因和乙醇发酵的关系。结果表明乙醇对菌体得率系数高于平均值30%以上的基因缺失株有20株，其中高于50%以上基因缺失株有5株;低于平均值30%以上的基因缺失株有11株，其中低于45%以上的有5株。本研究为从整个酿酒酵母基因组水平上系统研究乙醇生物合成的调控机理建立了研究方法，提供了可行性验证。关键词燃料乙醇;发酵;酿酒酵母;功能基因组学;单基因缺失中图分类号Q815;Q78文献标识码A文章编号1005－7021(201

3、3)06－0019－07doi:10．3969/j．issn．1005－7021．2013．06．004ＲegulationMechanismofEthanolBiosynthesisinSaccharomycescerevisiaethroughFunctionalGenomicsMethodologyXUGuo-qiang，WUMan-zhen，WUYao，DUJie，JIANGLing-huo(StateEngin．Lab．ofFoodFermentationTechnology＆Techque，C

4、oll．ofBio-Technology，JiangnanUni．Wuxi，Jiangsu214122)AbstractInhibitionofhighsugarconcentrationinearlystageandinhibitionofhighethanolconcentrationinlaterstagearetwomajorproblemsexistinginthefermentationprocesstoproduceethanolbySaccharomycescerevisiae．Thede

5、velopmentoffunctionalgenomicstechnologyhasmadeitpossibletostudysystematicallytheregulationmechanismofethanolbiosynthesisatgenomiclevel．Industrialfermentationconditionswassimulatedinthisstudytocarryoutetha-nolfermentationexperimentstodiscoverrelationshipbe

6、tweengenesandethanolfermentation，taking116yeastsingle-genedeletionstrainsofBY4743geneticbackgroundasethanolexperimentalstrains．Theresultsshowedthattherewere20gene-deletionstrainswithgainratecoefficientofethanoltothalamushigherthan30%oftheaverage，amongthem

7、5gene-deletionstrainswere50%higher;whilethoselowerthan30%oftheaveragewere11strains，amongthemtherewere5strainsbeinglowerthan45%．Thisstudyhasestablishedresearchmethodsforregulationmecha-nismsatgenomiclevelofS．cerevisaesystematicallytostudyethanolbiosynthesi

8、sasawhole，andprovidedfeasibilitytestsandverifications．Keywordsfuelethanol;fermentation;S．cerevisiae;functionalgenomics;singlegenedeletion通过发展可再生的绿色能源(太阳能、风能、水能和生物质能等)可以有效解决能源和环境的基金项目:国家自然科学基金(31300027);江苏省自然科学基金(BK2