釀酒酵母倍性變化對表型和基因表達的影響.pdf

1、本文通過構(gòu)建可用半乳糖誘導(dǎo)表達的含HO質(zhì)粒，改變酵母細胞交配型并進行酵母細胞雜交獲得多倍體細胞。以單倍體酵母菌株CEN-H為出發(fā)菌株，構(gòu)建獲得同源的二倍體CEN-D、三倍體CEN-TR和四倍體CEN-TE。為了探究染色體組數(shù)目對酵母的細胞表型和生理的影響，我們測試了1-4倍體酵母細胞的生長曲線、對脅迫因子的耐受性、在不同條件下的發(fā)酵性能和生理生化指標等細胞表型，并對4個菌株進行了RNA-seq測序和分析，揭示其對基因表達的影響。

2、　　在菌株構(gòu)建成功后，對4株同源酵母菌株進行了DNA含量測定、核型分析和細胞形態(tài)的掃描電子顯微鏡觀察。結(jié)果顯示，細胞DNA含量隨染色體倍性的增加而顯著增加，4株同源酵母菌株的核型相同，這表明同源多倍體菌株構(gòu)建是成功的。通過對4株同源酵母菌株的細胞進行掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母細胞隨著染色體組數(shù)增加體積不斷增大，可觀察到細胞表面芽痕增多。4株同源酵母菌株的生長曲線表明，酵母菌株的生長速度隨細胞染色體倍性的增加而降低。對構(gòu)建的同源不同倍性酵

3、母菌株在高溫、高滲、低pH、乙醇、甲酸、乙酸、乳酸、糠醛、5-羥甲基糠醛、香草醛、過氧化氫、硫酸銅、亞砷酸鈉、氟康唑和多菌靈等15種條件下的耐受性比較結(jié)果顯示，染色體組數(shù)目不同的酵母菌株對不同脅迫因子的耐受性有差異，酵母菌株對乳酸和多菌靈的耐受性隨其染色體倍性增加而降低;對香草醛、硫酸銅和氟康唑的耐受性隨染色體組數(shù)目增加而增強;對糠醛、5-羥甲基糠醛、亞砷酸鈉、8％乙醇和42℃條件下，二倍體酵母菌株的耐受性最強;而三倍體酵母細胞對甲酸、

4、過氧化氫、高滲的耐受性最強。不同倍性的酵母菌株的發(fā)酵性能也表現(xiàn)出較顯著的差異。不同倍性的同源酵母菌株在含20％葡萄糖的YPD培養(yǎng)基中發(fā)酵時，發(fā)酵速度隨酵母菌株的倍性增加而降低;在纖維素水解液A和纖維素水解液B條件下，三倍體菌株的生長延滯期最短、發(fā)酵速度最快，二倍體次之，而二倍體和三倍體菌株在YPD中發(fā)酵時的乙醇產(chǎn)量較高，但兩者差異不顯著;在纖維素水解液發(fā)酵條件下，不同倍性菌株之間的乙醇產(chǎn)量差異并不顯著。隨著染色體組數(shù)目的增加，酵母菌株的

5、蔗糖酶活力降低。單倍體和三倍體菌株的胞內(nèi)海藻糖含量比二倍體和四倍體的要高。4株同源酵母菌株中三倍體的SOD和CAT酶活力是最高的。對4株同源酵母菌株的RNA-seq分析結(jié)果顯示，參與翻譯、核糖體合成、蛋白質(zhì)合成和基因表達等過程的基因表達水平隨細胞倍性增加而提高;參與細胞應(yīng)激反應(yīng)的基因表達量隨酵母細胞染色體組數(shù)增加而降低。通過對不同倍性酵母細胞中與生理生化過程相關(guān)基因的相對表達量進行比較發(fā)現(xiàn)，與海藻糖代謝和麥角固醇合成過程相關(guān)基因的相對表