啤酒酵母是啤酒酿造的核心,对啤酒风味及风味稳定性具有重要影响。乙醛是影响啤酒风味和风味稳定性最重要的醛类化合物,是酒精饮料中引起人类致癌的物质之一,主要通过啤酒酵母的生物代谢产生,存在于啤酒发酵过程及成品啤酒中。因此,筛选或选育优良的低产乙醛啤酒酵母菌株将成为有效解决啤酒风味稳定性的途径之一。近年来,随着基因工程技术的发展及啤酒酵母基因组的不断阐明,人们对啤酒酵母菌种改良展开了大量的研究,以期解决啤酒酿造问题,改善啤酒质量。本文对采用传统方式及基因工程手段选育低产乙醛啤酒酵母的最新研究进展进行了综述。其中,对低乙醛啤酒酵母选育的手段及策略进行了讨论并对低乙醛啤酒酵母选育的研究热点及发展趋势进行了展望。
线粒体ATP合酶是线粒体氧化磷酸化的关键酶,其功能缺陷会导致能量代谢障碍相关的线粒体疾病。线粒体ATP合酶是由多个亚基组成的蛋白复合物,其生物合成和组装是个复杂的生物过程。酵母是研究线粒体ATP合酶结构、生物合成和组装机制的模式实验材料之一,且相关研究取得了很多进展。本文概述了国内外用酿酒酵母研究线粒体ATP合酶的结构、调控线粒体ATP合酶亚基生物合成和组装的辅助蛋白及合酶的模块化组装过程的研究进展,以期为线粒体ATP合酶的工作机制及相关线粒体疾病的研究提供理论借鉴和参考依据。
近年来的基因组学研究结果已证实拉格啤酒酵母Saccharomyces pastorianus是一个由艾尔啤酒酵母S. cerevisiae和真贝氏酿酒酵母S. eubayanus杂交而成的杂交种,并可根据地域传承和染色体倍性分为两个株系,即I型/Saaz系和II型/Frohberg系。前者主要为异源3倍体,后者则主要为异源4倍体。为了探讨中国啤酒酿造酵母菌的物种和菌系归属,我们根据拉格啤酒酵母及其两个菌系的基因组特性,制定了一套基于IntFR片段种特异性扩增和ITS-RFLP分析的精确但简便易行的拉格啤酒酵母菌物种和株系鉴定新方法,并以酿酒酵母属内相关种的模式或权威菌株和部分酒精及面包酵母为参照,对保藏于中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC）的41株啤酒酿造酵母菌进行了重新鉴定和分型。这些菌株除1株原定名为贝氏酿酒酵母S. bayanus外,其余菌株的原定名均为S. cerevisiae。研究结果确认了S. bayanus菌株鉴定的正确性,但在其余的40株啤酒酵母菌株中,21株属于S. cerevisiae,1株属于葡萄汁酿酒酵母S. uvarum,18株属于S. pastorianus。菌系鉴定和流式细胞测定结果显示在确认的S. pastorianus菌株中,1株为I型/Saaz系,3倍体;17株为II型/Frohberg系,其中9株为4倍体,两株为3倍体,5株介于3倍至4倍体之间。啤酒酵母物种和株系的确认对优化发酵工艺和菌种选育及遗传改造等具有重要意义。
运用CodonW等软件,分析了圆红冬孢酵母Rhodosporidium toruloides基因组中191个蛋白质编码基因的密码子使用模式,包括密码子3个位置上的GC含量、有效密码子数和密码子使用频率。圆红冬孢酵母有效密码子数ENc值为38.9,密码子GC含量为63%,密码子第三位GC含量为78.3%,且偏好使用G或C结尾的密码子,确定了圆红冬孢酵母R. toruloides的21个高表达优越密码子。研究发现,圆红冬孢酵母与毕赤酵母、酿酒酵母、大肠杆菌和拟南芥在密码子使用频率上有较大差异,而与解脂耶氏酵母和果蝇差异相对较小。研究结果对提高外源基因在圆红冬孢酵母中表达效率及相关代谢工程和合成生物学研究有一定意义。
新生隐球菌是自然界广泛存在的具荚膜的酵母型病原真菌,能侵染人类中枢神经系统引起真菌性脑膜炎,每年导致全球大约18万人死亡。本研究在前期隐球菌交配表达谱的基础上,选择一上调表达的RNA结合蛋白基因（CNAG_04772）,进行克隆和功能分析。结果表明该基因全长2 247bp,cDNA全长1 518bp,编码505个氨基酸组成的蛋白,含有2个RNA识别基序RRM1和RRM2,命名为RBP1。基因表达模式分析表明RBP1在隐球菌酵母细胞、担子以及担孢子阶段都有表达,交配菌丝阶段不表达;亚细胞定位分析表明Rbp1蛋白定位于隐球菌的细胞核和细胞质中。与野生型菌株H99相比,敲除突变体菌株能够交配并产生双核菌丝,但丧失产生担孢子的能力,而互补菌株与野生型菌株H99间无显著差异。致病力测定结果显示,敲除突变体菌株致病性显著降低。
异源蛋白质分泌效率低限制了重组酿酒酵母的多种药用蛋白和工业酶生产。挖掘促进蛋白质生物合成和分泌的关键基因,是提高异源蛋白质生产效率的重要手段。酿酒酵母细胞壁完整性影响异源蛋白质分泌,本研究利用基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术,破坏了重组酿酒酵母Y294-BGL1中参与细胞壁合成的未知功能基因UTH1,发现所获得的突变体胞外β-葡萄糖苷酶酶活比出发菌株提高112.9%,而细胞壁完整性下降。对促进产酶的分子机理进行探索,发现突变体产酶条件下与细胞壁完整性相关的关键基因和与蛋白质分泌途径相关的基因转录出现明显差异,提示UTH1基因破坏不仅影响细胞壁完整性关键基因的表达,也影响蛋白质分泌途径。本文的研究结果有助于深入理解UTH1的基因功能,并为构建异源蛋白质高分泌酵母菌株提供了借鉴。
探讨重组巴斯德毕赤酵母发酵生产内切几丁质酶的最适培养条件,以期获得最佳的内切几丁质酶活力。以内切几丁质酶活力为指标,通过部分因子试验设计以及响应面法优化确定重组巴斯德毕赤酵母高产内切几丁质酶的最适培养条件。部分因子试验设计筛选的影响重组巴斯德毕赤酵母高产内切几丁质酶的3个关键因子为甲醇、油酸和吐温-80。响应面法优化的上述3个关键因子的最佳浓度分别为0.71%、0.086%和0.31%。重组巴斯德毕赤酵母发酵生产内切几丁质酶的最适培养条件为：酵母膏1%、酵母氮碱（YNB）1.34%、蛋白胨2%、甲醇0.71%、油酸0.086%、吐温-80 0.31%、PTM1 0.8%、pH 6.0。在上述培养条件下,重组巴斯德毕赤酵母产内切几丁质酶的活力高达30.92U/mL。与未优化前相比,酶活力提高了1.44倍。研究结果为内切几丁质酶的产业化生产和应用奠定了良好基础。
尿素是现代农业生产中应用较为广泛的一种氮素化肥,而脲酶（EC 3.5.1.5）是尿素分解利用的关键酶。本文以糙皮侧耳Pleurotus ostreatus栽培菌株New 831为试验材料,探究了糙皮侧耳对尿素的利用情况,结果表明：糙皮侧耳可利用尿素作为唯一氮源,平板培养时尿素最适添加量为20mmol/L;在液体摇瓶培养过程中,培养液中的铵根浓度表现为先急剧升高后缓慢降低。通过对P. ostreatus PC15菌株基因组分析,获得了一个功能注释为脲酶的基因,并克隆获得了其全长基因组DNA（gDNA）和编码区（CDS）片段,命名为Pourease。结果表明：Pourease基因的gDNA和CDS长度分别为3 003bp和2 517bp,由10个外显子和9个内含子组成;Pourease蛋白由838个氨基酸组成,预测分子量为90.03kDa,与SDS-PAGE分析结果相符;Pourease蛋白与细菌、真菌和植物来源的脲酶具有52%-82%的一致性,且含有脲酶保守的镍离子结合位点;与洋刀豆脲酶空间结构类似,Pourease蛋白也以同源三聚体的形式存在。
漆酶是一种重要的木质素降解酶,并与木霉属种类Trichoderma spp.的重寄生等生防抑菌作用密切相关。本文利用含有丰富木质素含量的柑橘园枯枝为基质研究其对深绿木霉Trichoderma atroviride产漆酶活性的影响,并结合单因素方差分析研究了柑橘树枝粉末用量、碳源含量、环境pH值等变量与该菌株产漆酶能力的关系,为进一步探索柑橘园的枯枝在木霉重寄生过程中漆酶活性的变化与影响以及对柑橘园枝干病害的生物防治提供了理论基础。
黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1,AFB1）在自然界普遍存在,可污染多种粮食作物和饲料,给动物和人类健康造成严重威胁。为建立AFB1高灵敏度的快速检测方法,本研究通过采用纳米金颗粒（Au nanoparticles,AuNPs）和辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase,HRP）双标记AFB1单克隆抗体,建立新型酶联免疫检测方法（HRP-AuNPs IC-ELISA）,检测下限（IC10）为0.017ng/mL,检测区间（IC20-IC80）为0.026-0.376ng/mL,半数抑制率（IC50）为0.099ng/mL,与黄曲霉毒素B2、G1、G2 和M1 的交叉反应率分别为2.7%、9.3%、2.1%和5.3%,与赭曲霉毒素A、伏马毒素B1、桔青霉素、展青霉毒素和玉米赤霉烯酮几乎不存在交叉反应。在玉米和面粉样本中的加标回收率可达88.93-103.55%,与LC-MS/MS同时对天然样本中AFB1 含量进行检测,结果表明,两种方法相关性良好。本研究建立的HRP-AuNPs IC-ELISA耗时短且灵敏度高,可用于实际样本中AFB1 的快速定量检测与分析,也为其他霉菌毒素的精准检测技术开发提供参考。
粗毛纤孔菌是一种常见的药用真菌,具有医疗保健价值,多糖作为其主要活性成分之一,在生物活性中发挥着重要的作用。本文从粗毛纤孔菌子实体和菌丝体中提取了多糖成分,探讨了子实体多糖（IHFPS）和菌丝体多糖（IHMPS）对小鼠急性酒精肝损伤的保护作用。采用灌胃的方式给予C57BL-6小鼠多糖,连续灌胃3周,最后一次给药4h后,给予乙醇造成小鼠急性酒精肝损伤,通过记录小鼠醉酒、醒酒的时间,测定血清和肝脏相关生理生化指标以及病理切片来评价子实体和菌丝体多糖对急性酒精肝损伤小鼠的作用效果。结果表明,子实体与菌丝体多糖均能够显著延长小鼠的醉酒时间和缩短醒酒时间（P<0.05）,并降低了由酒精引起的肝指数、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）和丙二醛（MDA）的升高,提高了乙醇脱氢酶（ADH）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性,病理切片结果进一步证实了子实体多糖与菌丝体多糖可以减轻由酒精引起的细胞损伤,总体来说,子实体多糖比菌丝体多糖对急性酒精损伤小鼠的保护作用更强。该研究表明了粗毛纤孔菌子实体与菌丝体多糖对急性酒精肝损伤小鼠具有一定的保护作用,研究结果丰富了粗毛纤孔菌多糖的药理药效,为其功能食品的开发提供了新思路。
为了梳理和分析近些年国内外菌物学研究的整体状况、研究热点、发展脉络及研究趋势,本文分别以Web of Science核心数据集中20本菌物学SCI期刊的1 762篇文献、《菌物学报》近10年发表的1 347篇文章以及中国知网中2 128篇食用菌文献为研究对象,采用Citespace 5.0R7为数据分析工具,以关键词共现分析和文献共被引分析为主要研究方法,形成文献间引证与被引证的可视化知识网络。通过对可视化网络图谱的分析,揭示了近些年菌物学国内外的研究概况。分析结果表明,现今国际菌物学研究热点以医学真菌为主,并向生物合成、生物防治、内生真菌领域发展,国内菌物学研究以分类学、食用菌、内生真菌、次级代谢产物和漆酶为主要内容和研究热点。我们希望通过对菌物学文献的数据分析,帮助科学家及时掌握菌物学研究演变进程中具有重要作用的文献,捕捉研究热点,探测研究趋势,从而对学科研究动向做出合理判断,指导科学家未来科研选题。
