乙醇胁迫对马克斯克鲁维酵母转录组的影响

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马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)是一种具备较强的耐热性、宽泛的底物利用能力、能够快速生长的食品安全级酵母。以马克斯克鲁维酵母为对象进行乙醇的生产有较大潜力。然而,随着发酵体系中产物乙醇的增多,酵母菌的代谢能力和产物产出能力将受到不同程度的抑制,因此研究乙醇对发酵过程的影响有重要意义。本文从耐高温马克斯克鲁维K.marxianus KM0菌株出发,以含不同浓度乙醇的液体培养基胁迫培养,确定不同温度条件下KM0菌株可以正常生长的乙醇耐受极限浓度。在胁迫条件下培养后取样进行样本处理,利用转录组测序技术对胁迫处理组和对照组的转录组进行比对分析。通过数据过滤、表达量定量、表达量差异分析等筛选出与乙醇耐受相关的关键差异表达基因。并对差异基因Adh4的过表达载体进行了构建,为其功能基因的验证奠定了基础。主要的研究结果如下:(1)通过对K.marxianus KM0菌株经不同乙醇浓度胁迫培养后生长量和活菌数的测定确定KM0菌株在生长温度为28℃时,正常生长时极限耐受浓度为6%。(2)以在28℃条件下6%乙醇胁迫培养的KM0菌株作为胁迫培养组,同时以0%乙醇培养的为对照,制备两组样品。将两组样品进行高通量的转录组测序,通过对转录组数据的分析,确定胁迫处理组和对照组基因差异表达情况。结果显示,其中Adh4(乙醇脱氢酶)基因表达量的显著上调和Ady2(羧酸转运蛋白)基因的显著下调与胁迫生长菌乙醇耐受的过程有关。(3)利用分子生物学方法构建表达量显著上调基因Adh4的过表达载体,在KM0菌株中过表达基因Adh4,筛选出若干阳性转化菌株进行乙醇胁迫培养试验。但其在28℃时乙醇浓度为6%、8%和10%条件下的生长量均没有显著增加。尽管如此,仍为后续提高K.marxianus KM0菌株乙醇耐受能力的研究奠定了基础。
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