《基因组研究》杂志上,发表了两篇产乙醇酵母基因组研究领域的文章,研究人员通过对酵母基因组的研究,提出了提高生物乙醇产量的新方法。
生物乙醇是通过酿酒酵母发酵植物材料如甘蔗和谷类,而生产的。由于工业化生产环境恶劣,酵母菌株在燃料乙醇的工业化生产过程中的活性要比啤酒酿造中低很多,并且人们对于酵母如何适应恶劣环境方面也知之甚少。如果科学家能够发现在酿酒酵母适应环境的过程中,基因水平上发生的改变,可以通过基因工程手段构建新的菌株,提高全球生物乙醇的生产能力。
在《基因组研究》杂志上发表的两项研究在这一方面做出了重要贡献,鉴定出了工业用酵母菌株与普通酵母菌株的差异。在一项研究中,来自美国杜克大学和巴西的研究人员对酵母菌PE-2进行了全基因组测序和分析,通过分析,他们发现与其他酵母菌相比,PE-2基因组中的一部分更容易发生突变,特别是染色体末端区域,这这一区域,科学家发现了多个序列重组。在PE-2菌株中的染色体重组过程中,扩增了菌株耐受力相关基因,这可能对菌株适应工业生产环境相关。作者认为,可以通过对PE-2的基因工程改造,找到提高乙醇产量的方法。
《基因组研究》杂志上发表的第二项研究中,斯坦福大学和巴西的研究人员同样是分析了工业用产乙醇酵母的基因组,通过对巴西工业中使用的五株不用酵母的基因组结构进行分析,找出其基因拷贝数的变化,这其中也包括PE-2。通过分析发现,这五株工业用菌株都暂时停止了其负责合成维他命B6和B1的基因序列的扩增,维他命B6和B1在菌株生长及糖分利用中发挥重要作用。
这一研究结果说明基因的扩增使得酵母菌可以在恶劣的工业生产环境中生长,通过适应性的限制了维他命的利用,获得工业环境中生长的竞争优势。作者也提出,这一研究结果可以用于构建新的工程菌株,提高生物乙醇的生产效率。