基于转录组学的酿酒酵母耐酸机制解析

酿酒酵母的耐酸特性在果酒生产中至关重要,但目前其应对酸胁迫的生物学机制仍不清楚。该研究以2株酿酒酵母(ET008-c54和ET008)为研究对象,分别提取总RNA后进行转录组测序分析,并考察不同p H条件下2菌株的细胞活力及利用不同的分析方法对ET008-c54发酵性能参数(菌体浓度、葡萄糖含量、生物量、乙酸含量、乙醇含量、甘油含量、麦角甾醇含量和H+-ATPase活性)进行测定。转录组学结果表明,688个差异表达基因中,其中364个基因转录水平上调,324个基因转录水平下调。差异表达基因的GO富集和KEGG通路富集表明,这些基因主要涉及细胞膜的组成及生理功能、麦角甾醇合成、亚铁吸收等多条代谢途径。通过对差异表达基因的进一步分析,最终确定了8个与耐酸性有关的重要基因。另外,ET008-c54在细胞活力、生长速率和代谢产物等方面表现出良好的发酵性能。ET008-c54具有很强的耐酸性,为高酸度水果酒的酿造提供了广阔的前景。这些发现为酿酒酵母的遗传改良提供了方向,同时为果酒的高效发酵提供了重要的理论依据。     

野生云南肉豆蔻种子形态变异与脂肪酸组成分析

以云南省景洪市基诺乡天然林中的云南肉豆蔻种子为材料,进行种子表型性状、含油率和脂肪酸组成分析。结果表明：这一居群内22株树的种长为34.73~45.89 mm,种宽为20.36~26.54 mm,单粒重为7.67~16.86 g,种仁含油率为6.37%~15.83%;通过GC及GC-MS分析,种仁油中共检测到14种常见脂肪酸,即十二烷酸（C12∶?0）、十三烷酸（C13∶?0）、十四烷酸（C14∶?0）、十五烷酸（C15∶?0）、十六碳烯酸（C16∶?1）、十六烷酸（C16∶?0）、十七烷酸（C17∶?0）、十八碳二烯酸（C18∶?2）、十八碳烯酸（C18∶?1）、十八烷酸（C18∶?0）、二十碳烯酸（C20∶?1）、二十烷酸（C20∶?0）、二十二烷酸（C22∶?0）、二十四烷酸（C24∶?0）,其中十八碳烯酸发现位置异构现象,即C18∶?1（9）和C18∶?1（11）。十四烷酸相对含量为53.58%~62.52%,均值为58.73%,是含量最高的脂肪酸。     

反油酸诱导人脐静脉内皮细胞转录组学及生物信息学分析

以反油酸诱导人脐静脉内皮细胞后,结合转录组学分析及其生物信息学分析,在转录水平上对相关差异表达基因进行研究。结果表明：共检测到95?条基因显著变化,其中31?条基因上调,64?条基因下调。并通过生物信息学分析,其中参与生物进程显著性差异表达基因共772?条,关于细胞组成的基因显著表达性差异基因共46?条,关于分子功能的基因显著表达性差异基因共122?条。共检测到93?条信号通路,其中显著变化的有11?条,其中包括萜类骨架生物合成通路、类固醇生物合成通路和脂肪酸代谢通路等。根据蛋白质基因互作通路图,重点分析了同时参与不同通路的靶基因,包括脂肪酸合成酶、STAT4转录因子及IL-23细胞因子等。     

东方伊萨酵母羧酸转运蛋白基因的表达及功能验证

生物降酸是现代果酒绿色酿造的重要发展方向,目前关于部分羧酸转运蛋白及其转运调控机制仍不完整,严重限制了高效降酸菌株的定向选育。本试验以1株自主筛选的具有良好降酸能力的东方伊萨酵母GS1-1为材料,对其羧酸转运蛋白基因进行表达及功能验证。首先,利用NCBI上已有东方伊萨酵母基因组序列与被证明为不同羧酸转运蛋白的编码基因进行BLAST比对,获得5条候选羧酸转运蛋白基因,利用生物信息学进行基因比对、跨膜螺旋预测、构建系统进化树,并采用绿色荧光蛋白定位。构建单倍体酿酒酵母BY4741 ADY2、JEN1羧酸转运蛋白双缺失工程菌,将含候选片段的质粒在酿酒酵母中进行表型验证及特异性验证,发现目的片段4(OUT23260.1)为苹果酸羧酸转运蛋白,目的片段1(XP_029319440.1)是柠檬酸转运蛋白,目的片段发挥功能区域定位于酵母细胞膜上。本研究为探索发酵工程领域中非酿酒酵母降酸机理提供参考。     

基于转录组学的养殖密度影响斑节对虾品质的分子机制

采用高通量转录组测序和实时定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术,在分子水平揭示养殖密度对斑节对虾肌肉品质形成的影响机制。选取养殖密度100尾/m²、300尾/m²的斑节对虾为实验材料,进行转录组测序和qRT-PCR验证。结果表明:所有样本Q20和Q30的最小值均大于90%,测序数据均满足生物信息学分析的要求;不同密度养殖条件下,斑节对虾的差异表达基因为778个;将差异基因序列与7个数据库进行比对,得到不同密度养殖的斑节对虾中与肌肉品质相关的差异基因分布在胶原蛋白代谢、蛋白水解、蛋白转运、细胞蛋白代谢、细胞骨架组织、肌肉连接及葡萄糖代谢途径;qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。     

乳酸乳球菌硫胺素转运蛋白ThiT提高酸耐受性的机制

碳代谢引起的酸积累严重影响了微生物细胞的代谢活性。为提高细胞在酸性环境下的耐受性,通过过量表达硫胺素转运蛋白ThiT,研究了重组菌株的酸胁迫耐受性,并在此基础上通过比较转录组学对照菌株和重组菌株在正常和酸胁迫条件下关键基因的转录水平进行了研究。结果表明,经过酸胁迫（pH 4.0） 处理后,重组菌株的最大存活率优势是对照菌株的16.2倍。转录组学的分析发现,过表达ThiT转运蛋白可提高细胞对碳水化合物的转运能力,从而为细胞抵御酸胁迫的耐受性提供更多的能量;此外寡肽、甜菜碱等相关转运基因的显著上调可帮助细胞抵御酸胁迫的损伤。作者探究了在乳酸乳球菌中过表达ThiT转运蛋白提高细胞酸胁迫耐受性的具体作用机制,为ThiT蛋白在其他工业微生物中的应用提供了理论基础。     

红花籽油中脂肪酸组成评价与分析

建立有效的红花籽品质评价方法,筛选发掘红花籽优异资源,为优质红花品种选育及品质改良提供理论基础。以82 份不同产地的红花籽为实验材料,测定红花籽油中的脂肪酸和9 种组分含量,采用隶属函数转化和主成分分析（principal component analysis,PCA）方法,综合评价红花籽油的主要营养品质特征。82 份红花籽油脂肪酸和9 种组分含量各有差异,变异系数在0.98%～111.99%之间;脂肪酸平均含量为22.16～27.23 mg/100 g,亚油酸平均质量分数为78.54%～82.45%。相关性分析发现,脂肪酸与亚油酸（C18:2）和棕榈酸（C16:0）呈显著正相关,与油酸（C18:1n12、C18:1n9）分别呈极显著和显著负相关。PCA将9 个营养组分指标简化为3 个PC因子,PC1包括亚油酸（C18:2）、油酸（C18:1n9）、硬脂酸（C18:0）和二十四烷酸（C24:0）;PC2包括棕榈酸（C16:0）和亚麻酸（C18:3）;PC3包括油酸（C18:1n12）、二十碳烷酸（C20:0）和二十碳一烯酸（C20:1）。3 个PC贡献率分别为42.721%、30.426%和16.435%,累计贡献率为89.852%。根据各因子隶属函数值和权重,分析红花籽油主要营养品质综合评价排名,筛选出综合品质评价得分靠前的10 份种质：09新疆红花、24云南红花、05四川红花、41辽宁红花、66封丘红花、55卫辉红花、32河北红花、71亳州红花、22延津红花、78江苏红花。     

双孢蘑菇中一种4R型MYB转录因子的基因克隆和生物信息学分析

MYB转录因子广泛存在于真核生物中,在植物的生长发育、逆境胁迫等过程中发挥重要作用。与植物相比,对食用菌中MYB转录因子的研究有限。为探究MYB转录因子在食用菌中的生物学功能,对前期转录组发现的一个编码双孢蘑菇（Agaricus bisporus）MYB转录因子的基因进行克隆和生物信息学分析。结果表明,该基因编码区长1 209 bp,翻译402个氨基酸;编码的蛋白分子量为45.95 kDa,等电点9.17,是一种不存在跨膜结构、不含信号肽的亲水性蛋白,具有4个高度保守的SANT结构域,属于4R型MYB转录因子,与白环蘑（Leucoagaricus）中的4RMYB转录因子亲缘关系最近;二级结构预测显示以无规则卷曲和α-螺旋结构为主;亚细胞定位分析显示该转录因子位于细胞核中;此外启动子序列分析表明,该基因启动子区域含有多个与生物抗逆应答、激素响应等相关的顺式作用元件。     

酿酒酵母ICT1基因敲除对其耐盐性的影响

该研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)BY4741为出发菌,采用同源重组技术构建一株ICT1基因缺失菌株,分析ICT1基因敲除对酿酒酵母耐盐性的影响。分别采用梯度点滴实验、碘化丙啶(PI)荧光染色法、实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-QPCR)等技术分析ICT1基因在酿酒酵母耐盐机制中的作用。结果表明,成功获得ICT1基因缺失菌株BY4741-ΔICT1。与出发菌BY4741相比,菌株BY4741-ΔICT1的盐耐受性减弱。经1.0 mol/L Na Cl处理后,麦角固醇含量减少66.9%,细胞膜受损,细胞膜上的转运蛋白基因NHA1和ENA1的转录水平分别下降65.6%和90.5%。说明ICT1基因的敲除使菌株BY4741-ΔICT1的盐耐受性下降可能与胞内麦角固醇合成减少、膜受损、离子转运蛋白基因的转录水平下降有关。     

陇西腊肉传统制作过程中细菌群落演替对脂肪水解及氧化的影响

为探究陇西腊肉传统制作过程中细菌群落演替对脂肪水解及氧化的影响,采用Illumina MiSeq测序技术解析陇西腊肉制作过程中微生物群落结构及演替规律,并结合气相色谱-质谱联用技术检测制作过程中脂肪酸组成及含量变化,以及肉样中酸价、过氧化值的变化。结果表明：测序深度有效地覆盖了样品中绝大部分细菌种类,测序结果进行整理、过滤后共得到186 866 条有效序列,聚类后有580 个可操作分类单元,注释到15 个门,414 个属。整个制作过程中,Proteobacteria和Firmicutes为优势细菌门,而Brochothrix、Carnobacterium、Lactobacillus、Pseudoalteromonas、Psychrobacter和Cupriavidus为优势细菌属。通过PICRUSt软件分析,菌群中与脂肪酸代谢相关基因的丰度较高;脂肪酸组成分析揭示棕榈酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、棕榈油酸（C16:1）、油酸（C18:1）、亚油酸（C18:2n6c）是主要的成分,占比达到83.84%～92.43%。通过相关分析得到：Streptococcus、Staphylococcus、Lactobacillus、Cupriavidus、Carnobacterium、Brochothrix是陇西腊肉制作过程中参与脂肪代谢的相关菌群,其中,Streptococcus、Lactobacillus与饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸变化相关;而Carnobacterium、Staphylococcus、Brochothrix、Cupriavidus主要参与不饱和脂肪酸代谢,并与棕榈油酸、油酸、亚油酸含量的变化密切相关。     

The use of fatty acids as grass silage additives

The effects of a range of fatty acids (C₁-C₁₈) on silage fermentation in laboratory silos have been examined. When acids were applied to ryegrass in equimolar concentrations (50 mM) in the C₁-C₆ range, only the C₆ acid (hexanoic) had a marked effect in inhibiting lactate production. When hexanoic acid was examined in a second experiment over the concentration range 9 mM to 50 mM, concentrations below 50 mM did not prevent acid production, and at the lower levels production of lactate was stimulated. When higher fatty acids hexadecanoic (16:0), octadecanoic (18:0) and octadecenoic (18:1) were added at similar concentrations (8 to 9 mM) and octadecadienoic (18:2) added at concentrations ranging from 8 mM to 29 mM to ryegrass samples, lactic acid fermentation was not inhibited.     

利用代谢组学方法分析不同糖化条件对酿酒酵母代谢途径以及啤酒中风味物质形成的分析

在啤酒发酵过程中，麦汁的好坏会直接影响啤酒的品质。为了探究不同的糖化工艺对发酵后酒品质的影响，运用代谢组学的方法，分析了不同糖化条件对麦汁成分造成的差异，从代谢水平上解释了啤酒发酵过程中不同糖化工艺产生的麦汁对酿酒酵母代谢途径的影响。通过对质谱检测后所得的数据经过进行主成分分析和偏最小二乘判别分析，确定了不同糖化工艺产生的麦汁会影响酿酒酵母的氨基酸代谢、有机酸代谢以及脂质和脂肪酸代谢等代谢途径；主要涉及精氨酸的生物合成，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，D-氨基酸的代谢，赖氨酸降解，以及脂肪酸生物合成等途径，这些途径对啤酒风味有较大影响，研究结果为啤酒中风味物质的调控提供了一定的理论指导。     

Lipid composition of wine strains of Saccharomyces kudriavzevii and Saccharomyces cerevisiae grown at low temperature

Some species of the Saccharomyces genus have shown better adaptation at low temperature than the wine yeast Saccharomyces cerevisiae. That is the case of the cryophilic yeast Saccharomyces kudriavzevii. Several studies have revealed the importance of the lipid composition in the yeast adaptive response at different environmental temperatures. Thus we analysed the lipid composition of three S. kudriavzevii strains during growth at optimum (28°C) and low temperature (12°C), and compared them with different commercial strains; one S. cerevisiae strain and two hybrids between S. cerevisiae and S. kudriavzevii. Our results show a general increase in the medium-chain fatty acid, triacylglyceride, sterol esters and squalene and a decrease in the chain length of the fatty acids, in phosphatidic acid and in the ratio phosphatidylcholine/phosphatidylethanolamine at low temperatures. The S. kudriavzevii strains had higher percentages of medium-chain fatty acids and squalene and shorter chain lengths regardless of the growth temperature. This differential lipid composition may partially explain the better adaptation of S. kudriavzevii at low temperatures. We have also confirmed the better fermentation performance of the strains of this species at low temperature, being an appealing alternative to S. cerevisiae for cold fermentations.     

皂化-冷冻-萃取法研究加热或长期放置对植物油中短链脂肪酸含量的影响

为研究加热或长期放置对植物油中短链脂肪酸含量的影响,采用皂化-冷冻-萃取法分离除去植物油中的高级脂肪酸等干扰成分,采用气相色谱法(GC-FID)对植物油加热或长期放置后的短链脂肪酸含量进行了分析测定。结果表明:长期放置及加热的植物油中均检出了己酸、庚酸、辛酸3种短链脂肪酸,而正常植物油中未检出;短链脂肪酸含量随植物油加热温度升高、放置时间延长增加,其存在可用于表征植物油发生了氧化劣变;此外,反复加热及水洗不能去除这些短链脂肪酸,因而短链脂肪酸有望作为植物油品质评价的辅助指标。     

Isolation of Delta12 and omega3-fatty acid desaturase genes from the yeast Kluyveromyces lactis and their heterologous expression to produce linoleic and alpha-linolenic acids in Saccharomyces cerevisiae

Two clones with homology to known fatty acid desaturase genes were isolated from the yeast Kluyveromyces lactis. The first gene, which we designate KlFAD2, consists of 411 amino acids with an overall identity of 73.0% to FAD2 from Saccharomyces kluyveri. It exhibited Delta12 fatty acid desaturase activity when expressed in S. cerevisiae under the control of ADH1 promoter and produced endogenous linoleic acid. The second clone, which we designate KlFAD3, consists of 415 amino acids with an overall identity of 79.3% to FAD3 from S. kluyveri. It exhibited omega3 fatty acid desaturase activity in S. cerevisiae when expressed under the control of ADH1 promoter in the presence of the exogenous substrate linoleic acid and produced alpha-linolenic acid. Co-expression of KlFAD2 and KlFAD3 resulted in the endogenous production of both linoleic and alpha-linolenic acids. The yield of alpha-linolenic acid reached 0.8% of total fatty acids and its production was not increased by adding exogenous oleic acid; alpha-linolenic acid reached 8.7% when exogenous linoleic acid was available.     

两种饲养方式对苏尼特羊肉脂肪酸组成和脂肪代谢相关基因表达的影响

本实验分别选取放牧条件和舍饲条件下饲养12 个月的苏尼特羊各10 只（公母各5 只）,利用气相色谱-质谱法和实时荧光定量聚合酶链式反应法测定不同饲养方式下苏尼特羊股二头肌脂肪酸组成和脂肪代谢相关基因表达差异,研究不同饲养方式下脂肪代谢相关基因对脂肪酸组成的影响。结果表明：放牧组羊肉饱和脂肪酸相对含量显著低于舍饲组（P＜0.05）,单不饱和脂肪酸相对含量显著高于舍饲组（P＜0.05）,多不饱和脂肪酸中α-亚麻酸、共轭亚油酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸相对含量均显著高于舍饲组（P＜0.05）;放牧条件下股二头肌的固醇调节元件结合蛋白基因表达量显著低于舍饲条件下（P＜0.05）;放牧条件下股二头肌二酰基甘油酰基转移酶、激素敏感酯酶、脂肪酸脱氢酶2基因表达量均显著高于舍饲组（P＜0.05）;同时PPARγ基因表达量与饱和脂肪酸含量呈显著负相关（P＜0.05）。由此可见,从脂肪酸的角度来讲,放牧组肌肉营养价值更高,今后可通过调控脂肪酸代谢相关基因表达来改善舍饲羊营养品质。     

Turbidity potentials of single long‐chain fatty acids and gelatinised starch in synthetic lautering wort

The turbidity potentials of long‐chain fatty acids as well as gelatinised starch were investigated in synthetic lautering wort to determine their contribution to turbidity according to concentration. Synthetic wort proved to be a standardised and reproducible model solution. Concentration series of gelatinised starch and single long‐chain fatty acids as pure substances showed high correlations between concentrations and turbidity levels of turbidity 11° and turbidity 90° measurements. Gelatinised barley starch has the turbidity potential of 0.04 EBC/(mg L^?1) on turbidity 11° levels. Regarding long‐chain fatty acids, saturated fatty acids showed distinctly higher turbidity potentials on turbidity 11° (≥0.32 EBC/(mg L^?1) and turbidity 90° (≥0.15 EBC/(mg L^?1) than unsaturated fatty acids. The turbidity potential of the saturated fatty acids corresponded with their chain lengths, with stearic acid (18:0) showing the highest turbidity potential. However, the impact on turbidity is primarily determined by concentration and not by turbidity potential.     

基于比较基因组学的Clostridium kluyveri己酸代谢途径关键酶生物信息学分析

对3?株白酒来源重要的己酸生产菌株Clostridium kluyveri（NBRC 12016、JZZ和DSM 555）全基因组信息进行比较基因组学分析,聚焦于己酸代谢途径核心催化酶,发现NBRC 12016的己酸代谢途径未得到有效注释,JZZ的己酸代谢途径核心催化酶酰基辅酶A脱氢酶存在注释错误。进一步对C. kluyveri模式菌株DSM 555己酸代谢途径的关键酶硫解酶ThlA进行生物信息学分析,发现DSM 555携带3 拷贝的ThlA,且具有序列多态性,可能与催化脂肪酸代谢链延长的底物特异性相关。结构分析和分子对接表明,硫解酶ThlA1的底物催化属于氧化还原开关调控机制,并预测了酶的关键催化位点和具体的催化过程。上述分析结果有助于为后续进一步改进菌株的己酸生产性能和更好地应用于白酒酿造提供依据。     

饲养方式对苏尼特羊肉挥发性风味成分和脂肪酸组成的影响

选择舍饲、放牧2 种饲养方式下12 只12 月龄的苏尼特羊背最长肌为实验材料,采用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）联用技术测定挥发性风味物质和脂肪酸成分,实时荧光定量聚合酶链式反应方法测定脂肪代谢相关调控基因表达量,探究饲养方式对苏尼特羊肉风味和脂肪酸组成的影响。结果表明：羊肉中主要挥发性化合物为己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮,其中舍饲羊中壬醛含量显著高于放牧羊（P＜0.05）,1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮含量显著低于放牧羊（P＜0.05）;脂肪酸中棕榈酸、硬脂酸和油酸占比较大,放牧羊肉中的硬脂酸含量显著高于舍饲组（P＜0.05）;放牧组脂肪氧合酶基因（lipoxygenase,LOX）表达量显著高于舍饲组（P＜0.05）,乙酰辅酶A羧化酶基因（acetyl-CoA carboxylase,ACC）和过氧化物酶体增殖物激活受体γ基因（peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ）表达量高于舍饲组（P＞0.05）。整体上,由于放牧羊中PPARγ和ACC基因的较高表达量,使得羊肉中合成并沉积了更多的脂肪酸,并激活了LOX基因的高表达,促使脂肪酸氧化生成大量醛、醇类挥发性物质,赋予了放牧羊肉优异的风味品质。