FAS2基因过表达对酿酒酵母风味酯生成能力的影响

研究了共表达脂肪酸合成酶复合体中α亚基的编码基因FAS2和β亚基的编码基因FAS1对酿酒酵母产风味酯的影响。前期实验室构建的过表达FAS1基因的菌株α5F-FAS1和α5O-FAS1可以提高酿酒酵母产中链脂肪酸乙酯的含量,本研究以这两株菌为出发菌株过表达FAS2基因,相比较α5F-FAS1菌株,己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯分别提升了154.31%,65.22%和23.53%;相比较α5O-FAS1菌株,己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、十二酸乙酯分别提升了17.34%,30.71%,27.12%和28.13%。结果显示共表达FAS1和FAS2基因可以更进一步的提升酿酒酵母中链脂肪酸乙酯的产量。同时,本研究还发现,过表达FAS1可以提高乙酸乙酯的生成量。为了探究本现象产生的初步机理,通过RT-PCR测定了合成与利用乙酰辅酶A相关基因的表达量,实验结果表明,过表达FAS1导致的乙酸乙酯生成量上升的现象主要是由于过表达FAS1使得ATF1的表达量上升造成的。     

利用不同启动子调控啤酒酵母产醇酯比的研究

高级醇与酯类物质是啤酒中的主要风味物质,它们的含量与比例对啤酒的品质有着重要影响。为解决啤酒中高级醇与酯类物质比例不协调的问题,该研究以啤酒酵母S5为出发菌株,利用3种不同的启动子TEF1p、VPS8p、ATF1p,分别构建过表达醇乙酰基转移酶基因ATF1、同时敲除支链氨基酸转氨酶基因BAT2的重组菌株S5-T、S5-V、S5-A。发酵结果显示,与出发菌株S5相比,菌株S5-T、S5-V、S5-A的总高级醇生成量呈下降趋势,分别降低了8.77%、6.92%、8.13%;乙酸乙酯生成量呈上升趋势,分别提高了156.46%、20.39%和24.39%。因此,重组菌株S5-T、S5-V、S5-A生成的醇酯比分别降低至2.9∶1、6.2∶1和5.9∶1。研究证明不同启动子过表达ATF1基因有助于调控啤酒的醇酯比,为选育具有潜在工业应用价值的适宜产醇酯比啤酒酵母提供新的策略。     

BAT基因改造对酿酒酵母高级醇生成量的影响

酿酒酵母BAT基因编码支链氨基酸转氨酶,其中BAT1和BAT2基因分别编码线粒体和细胞质氨基酸转氨酶,位于细胞不同的位置导致二者的生理功能有所差异,BAT1基因在线粒体中倾向催化α-酮酸合成氨基酸,细胞质中的BAT2基因将氨基酸转化为α-酮酸,通过敲除BAT2以减少α-酮酸合成,过表达BAT1以增加α-酮酸消耗达到降低酿酒酵母高级醇的合成的目的。本研究以酿酒酵母AY15单倍体α5为出发菌株,结合融合PCR技术构建重组质粒p UC-BABPB1K,获得BA-PGK-BAT1-BB重组盒,并利用醋酸锂转化法和同源重组技术筛选出缺失BAT2基因同时过表达BAT1基因的突变株B-8,将其和亲本菌株α5、BAT2基因缺失菌株α5ΔBAT2进行酒精发酵实验,发酵结束后进行发酵性能和高级醇的测定。实验结果表明,与亲本菌株相比,异丁醇降低了25%,异戊醇降低了15%,活性戊醇降低了30%;与α5ΔBAT2菌株相比,异丁醇提高了0.5倍,异戊醇增加了0.1倍,活性戊醇增加了0.3倍。     

构建ADH2和THI3基因敲除酿酒酵母用于降低糯米酒中高级醇的研究

为了降低糯米酒高级醇含量,以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株XF1的单倍体XF1a7和XF1α6为原始菌,采用Cre/loxP同源重组系统构建乙醇脱氢酶基因ADH2和类丙酮酸脱羧酶基因THI3缺失的单倍体酵母,再通过单倍体的杂交构建ADH2单基因缺失双倍体酵母XF1-A和ADH2与THI3双基因缺失的双倍体酵母XF1-AT。结果表明,重组菌XF1-A、XF1-AT与原始菌XF1的生长性能相似,菌株XF1-A和XF1-AT的基本发酵性能与菌株XF1无显著差异,菌株XF1-A酿造糯米酒中高级醇含量为522.16 mg/L,比菌株XF1低11.16%;菌株XF1-AT的高级醇含量为462.03 mg/L,比菌株XF1低21.39%。综上,ADH2和THI3基因敲除酿酒酵母能够有效降低糯米酒中高级醇生成量。     

酿酒酵母关键节点基因缺损对法尼烯合成的影响

以法尼烯为评价效应物,研究了缺损乙醇合成途径、甘油合成途径、胞质乙酰辅酶A转运途径和法尼基焦磷酸消耗支路关键基因对酿酒酵母WHE4菌株合成法尼烯的影响。通过CRISPR-cas9基因编辑技术,获得8株关键基因缺损菌株。结果表明,与WHE4菌株相比,缺损乙醇脱氢酶基因ADH3-6对乙醇和法尼烯产量没有影响;单独缺损甘油三磷酸脱氢酶基因GPD1和GPD2使甘油积累量分别降低了15%和34%,缺损半乳糖激酶基因GAL1、GAL7、GAL10下调了甲羟戊酸途径所有基因转录水平,它们的缺损均不能提高菌株的法尼烯产量;缺损香叶基香叶基焦磷酸合酶基因BTS1和二酰基甘油二磷酸磷酸酶基因DPP1,法尼烯产量提高了29%,在5 L发酵罐补料分批发酵,菌株WHE4-33(WHE4 Δbts1,Δdpp1)的法尼烯产量达到1 578.91 mg/L。该研究对甲羟戊酸途径上游和下游关键节点基因进行了缺损影响法尼烯合成研究,为构建酿酒酵母萜类化合物高效平台提供了参考价值。     

耶氏酵母菌POX5基因的敲除

对于耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)中编码与γ–癸内酯合成相关的乙酰辅酶A氧化酶基因(POX1-POX5)中的POX5基因用Cre/loxP同源重组系统进行敲除。设计含有60个核苷酸与POX5基因的ORF两侧序列同源的长引物,以pUG6为模板构建带有Cre/loxP系统的敲除组件,之后转化耶氏酵母YL(Yarrowia lipolytica),通过PCR确定阳性克隆子。将质粒pSH65转入阳性克隆子,半乳糖诱导表达Cre酶以切除KanMX基因并经过PCR确认。最后在YPD培养基中连续传代培养丢失pSH65质粒,成功获得POX5缺陷型菌株。     

一次敲除BAT2同时过表达Lg-ATF1对啤酒酵母产醇酯的影响

乙酸乙酯和高级醇是啤酒中的重要风味物质,为了探究BAT2基因和Lg-ATF1基因对啤酒酵母产醇酯能力的影响,进而解决啤酒中存在的醇高酯低的问题。本研究通过酶切连接法构建重组质粒p UC-PLABBK,采用醋酸锂转化法和胞内同源重组技术,以多倍体啤酒酵母菌株S5为出发菌株,Kan MX基因作为筛选标记,最终获得过量表达Lg-ATF1基因同时敲除BAT2基因的重组菌株S5-Lg。通过啤酒发酵实验和数字PCR探究重组酵母菌株S5-Lg与出发菌株S5醇酯含量与相关基因表达量的变化。结果显示,与出发菌株相比,S5-Lg的总高级醇生成量降低9.12%,其中异丁醇和异戊醇的生成量分别降低了10.63%和9.55%,乙酸乙酯生成量提升了26.81%,BAT2基因表达量降低45.72%,Lg-ATF1基因表达量大幅提升。BAT2基因和Lg-ATF1基因可以影响啤酒酵母产生高级醇和乙酸乙酯的含量,对改善啤酒风味有重要参考意义。     

提高乙酸耐受性酿酒酵母JJJ1突变株构建及转录组学分析

目的 构建JJJ1突变株以提高酿酒酵母在发酵过程中的乙酸耐受性,提高发酵效率。方法 本研究采用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建酿酒酵母JJJ1Δ突变株,检测突变对酿酒酵母菌株的乙酸耐受性影响,基于转录组学分析突变株耐受乙酸的分子机制。结果 在含有5 g/L乙酸的液体培养基中,酿酒酵母JJJ1Δ存活率是野生型菌株的4.44倍,发酵72 h后酿酒酵母突变株JJJ1Δ的细胞生物量是野生型菌株的1.15倍,酿酒酵母JJJ1Δ的生长延滞期比野生型菌株缩短了30 h;转录组学研究表明,敲除JJJ1基因增强酿酒酵母的代谢、生物调控、膜流动性以及转运活性和电子转移活性,减少酿酒酵母细胞生理过程、细胞连接和拟核功能以及细胞结合功能。结论 敲除JJJ1基因的酿酒酵母突变株通过提高能量代谢和氨基酸合成,降低核糖体生物发生减少细胞生理活动,增强酿酒酵母菌株乙酸耐受性。     

响应面法优化重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的培养条件北大核心CSCD

乙酰辅酶A羧化酶是谷氨酸棒杆菌中调控脂肪酸合成的关键酶。为了研究乙酰辅酶A羧化酶α亚基(accBC)基因对脂肪酸合成的影响,以accBC表达的菌株重组谷氨酸棒杆菌G-BC为材料,研究了诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度、培养时间、培养温度对重组谷氨酸棒杆菌G-BC脂肪酸产量的影响,并通过响应面法优化了重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的培养条件,同时与原始菌株脂肪酸产量进行了对比。结果表明:重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的最佳条件为诱导剂浓度1 mmol/L、培养时间20 h、培养温度32℃,在此条件下脂肪酸产量为34.56 mg/g(以菌体干质量计),比原始菌株提高了1.68倍。说明乙酰辅酶A羧化酶α亚基对于谷氨酸棒杆菌合成脂肪酸有促进作用。     

解脂酵母中POX3基因的敲除研究

对耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)中编码与γ-癸内酯合成相关的乙酰辅酶A氧化酶基因(POX1-POX5)中的POX3基因用Cre/loxP同源重组系统进行敲除.设计含有60个核苷酸与POX3基因的ORF两侧序列同源的长引物,以pUG6为模板构建带有loxP-KanMX-loxP系统的敲除组件,之后转化耶氏酵母,通过PCR确定阳性克隆子.将质粒pSH65转入阳性克隆子,半乳糖诱导表达Cre酶以切除KanMX基因.最后在YPD培养基中传代丢失pSH65质粒,获得POX3缺陷型菌株.由于在解脂酵母中表达生产γ-癸内酯直接牵扯到若干个需要抑制的基因,单独缺失其中的一个基因理论上可能实现不了产量的极大值.本研究为进一步构建组合敲除准备了条件.     

一种新型产乙酸乙酯酿酒酵母菌株的构建

为了使酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）在发酵过程中保持出酒率的同时高产乙酸乙酯,强化白酒的风味特征,利用胞内同源重组原理,通过醋酸锂化学转化法分别在亲本菌株AY12-α中过表达来自猕猴桃和草莓的醇酰基转移酶基因AeAT9、VAAT,并对成功构建的重组酿酒酵母α-AeAT9和α-VAAT进行模拟白酒液态发酵,研究其与亲本菌株发酵性能的差异。结果表明,与亲本菌株相比,重组酿酒酵母α-AeAT9和α-VAAT的生长性能及CO2总质量损失、还原糖含量、酒精度等基本发酵性能无显著差异（P＞0.05）,而乙酸产量显著降低（P＜0.05）;乙酸乙酯产量分别达（792.26±10.04） mg/L、（204.19±5.83） mg/L,分别为亲本菌株的55.40倍、14.28倍;主要高级醇总含量分别为（152.77±2.14） mg/L、（190.04±2.63） mg/L,较亲本菌株分别降低37.10%和21.75%。     

Cloning and disruption of a gene required for growth on acetate but not on ethanol: the acetyl-coenzyme A synthetase gene of Saccharomyces cerevisiae.

A DNA fragment of Saccharomyces cerevisiae with high homology to the acetyl-coenzyme A (acetyl-CoA) synthetase genes of Aspergillus nidulans and Neurospora crassa has been cloned, sequenced and mapped to chromosome I. It contains an open reading frame of 2139 nucleotides, encoding a predicted gene product of 79.2 kDa. In contrast to its ascomycete homologs, there are no introns in the coding sequence. The first ATG codon of the open reading frame is in an unusual context for a translational start site, while the next ATG, 24 codons downstream, is in a more conventional context. Possible implications of two alternative translational start sites for the cellular localization of the enzyme are discussed. A stable mutant of this gene, obtained by the gene disruption technique, had the same low basal activity of acetyl-CoA synthetase as wild-type cells when grown on glucose but completely lacked the strong increase in activity upon entering the stationary phase, providing direct proof that the gene encodes an inducible acetyl-CoA synthetase (ACS1) of yeast. As expected, the mutant was unable to grow on acetate as sole carbon source. Nevertheless, it showed normal induction of isocitrate lyase on acetate media, indicating that activity of acetyl-CoA synthetase is dispensable for induction of the glyoxylate cycle in S. cerevisiae. Surprisingly, disruption of the ACS1 gene did not affect growth on media containing ethanol as the sole carbon source, demonstrating that there are alternative pathways leading to acetyl-CoA under these conditions.     

乙醛脱氢酶基因过表达酿酒酵母在黄酒中降高级醇作用

为降低黄酒中高级醇产量,以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）单倍体菌株AY12α为出发菌,利用同源重组技术构建乙醛脱氢酶基因过表达菌株,并在不同黄酒发酵工艺下探究其对酿酒酵母产高级醇的影响。结果表明,成功构建了5株乙醛脱氢酶基因（ALD2、ALD3、ALD4、ALD5和ALD6）过表达菌株,在大米加麦曲的传统黄酒发酵工艺下,所有改造菌株均可以促进乙酸、降低高级醇的生成,其中改造菌株α-ALD6效果最显著（P＜0.01）,乙酸产量是出发菌AY12α的2.92倍,总高级醇产量下降72.04%。在不同发酵工艺中,改造菌株α-ALD5与α-ALD6均可显著促进乙酸、降低高级醇生成（P＜0.01）;在纯种根霉曲做糖化剂的发酵工艺中,改造菌株在培菌糖化24 h后接入降高级醇效果更好。与纯种根霉曲相比,改造菌株以麦曲作糖化剂时降高级醇效果更好,且改造菌株α-ALD6在大米加麦曲的传统黄酒发酵工艺下降高级醇效果最好。     

植物乳杆菌对高产酯酿酒酵母酒精发酵及酯醇代谢的影响

在高粱汁培养基内同时接种植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）和高产酯酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）,探究植物乳杆菌及其代谢产物对高产酯酿酒酵母酒精发酵及酯醇代谢的影响。结果表明：植物乳杆菌对高产酯酿酒酵母生长及酒精发酵的影响不大,发酵结束后残糖量均＜5 g/L,乙醇含量为74～78 g/L;植物乳杆菌使高产酯酿酒酵母乙酸乙酯和高级醇产量下降,分别最多下降了15.31%、36.14%;培养基内不同乳酸质量浓度使酿酒酵母乙酸乙酯产量提高,乳酸质量浓度为7.1 g/L时,乙酸乙酯最多提高了39.84%;培养基内乳酸质量浓度在1.8～7.1 g/L时,高产酯酿酒酵母高级醇的产量明显降低,特别是苯乙醇的产量显著下降,下降了25.05%～75.64%。     

高产乙酸乙酯酵母菌的筛选及其在清香型小曲白酒生产中的应用

该研究利用WL营养琼脂培养基从浓香型大曲中分离纯化酵母菌,采用形态学观察和分子生物学技术对其进行鉴定,经过高粱汁培养基发酵初筛、高粱固态培养基发酵复筛,获得高产乙酸乙酯的酵母菌,并将其应用于清香型小曲白酒工业生产。结果表明,从浓香型大曲中分离得到2株酵母菌,编号为Y87和Y88,经鉴定分别为异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）,其中菌株Y87乙酸乙酯产量最高,高粱汁液态发酵和高粱固态发酵乙酸乙酯产量分别达到1.13 g/L、1.14 g/L,菌株Y87强化曲酿造的白酒乙酸乙酯含量提高36.6%,杂醇含量降低7.1%,正丙醇含量降低16.1%,感官评分为90.7分,该白酒具有清香型小曲白酒的典型特征,入口醇甜,清香纯正,说明菌株Y87可显著提高小曲白酒的品质。     

高效表达淀粉酶的工业酿酒酵母菌株的构建

将PCR扩增的扣囊腹膜孢酵母菌淀粉酶基因 ,与磷酸甘油酸激酶基因 1启动子和α 分泌序列一起插入含 2 μm的酵母穿梭质粒YEp3 5 2 ,构建酵母菌重组表达质粒并命名为pLA8α。用醋酸锂转化法转化工业酿酒酵母Sc 1 6,转化子培养上清液的淀粉酶活性为 6 8U/mL ,46%的淀粉被降解 ,SDS PAGE检测到约 5 5ku的蛋白条带。转化子在非选择条件下的遗传稳定性为82 %。