Hi-C技术发现新型种间杂交酿酒酵母

运用强大的Hi-C技术，华盛顿大学研究组鉴定了一种关键杂交酵母，它属于毕赤酵母属，但不属于任何已发现品种。

　　

2014年5月一组科学家实地考察了华盛顿的一家小啤酒厂。他们一边品酒一边测序，寻找着改良啤酒风味的酵母。

Cody Morris是Epic（神话）啤酒公司旗下一款名叫Epic Ale的精酿啤酒的灵魂酿酒师，他带领着这组科学家来到一只古老的葡萄酒木桶面前，里面装着Morris酿的“野生啤酒”。

“我们打开了这只‘活物’，”项目领导者，华盛顿大学西雅图分校的遗传学家Maitreya Dunham说。桶里的液体剧烈地冒泡，这绝对是一桶积极发酵的混合物，她说道。

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“喜力”、“内华达山脉”等标准啤酒通常使用一种酿酒酵母，而Morris是从环境中拐来一群“野菌”定居到啤酒之中。像许多野生啤酒酿造者一样，Morris承认他不知道酒桶里原本都有哪些细菌。

科学家们能找到答案吗？科学家们决定接受这个挑战。

Dunham和同事们把一些公司的“陈酿”灌到塑料管中。她和同事们利用他们所发明的Hi-C测序技术将微生物社群中杂乱的基因组序列解开，再用福尔马林把属于同一细胞的DNA片段连成一个单元。“如果两片DNA彼此契合，那么它们一定来自同一个细胞，”Dunham解释道。

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运用强大的Hi-C技术，研究组鉴定了一种关键杂交酵母，它属于毕赤酵母属，但不属于任何已发现品种。下游分离分析证实该杂合体由P. membranifaciens和另一个相关的但从未被描述过的基因组组成。课题组最近已将这项研究成果发表在“预印本服务器bioRxiv”上。

这种杂交品种在酿酒届颇为常见。另外，直到最近科学家们甚至发现储藏啤酒酵母实际上也是两种酿酒酵母（Saccharomyces）的杂交种。因此，科学家们戏称发现新杂交种的P. apotheca为希腊宝库。

许多商业化野生啤酒中不仅有啤酒酵母，还有提供风味的Brettanomyces。此外，有些以酸味著称的啤酒品牌还混合了乳酸菌属、小球菌属和醋酸杆菌属。

Dunbam团队试图酿造一款只含有P. apotheca的啤酒，但由于这种酵母产乙醇量太少，所以没成功。无独有偶，研究员们发现混合培养物中的大多数酵母都不能独立酿酒。但是种间杂交种却能为精酿啤酒提供特殊风味。很多其他毕赤酵母会使啤酒变酸，而这种新型杂交体却能让啤酒味道更好。Dunham表示，如果有合作人愿意试验他们的研究成果的话，她愿意向酿酒商提供微生物菌种。

本文采用Hi-C技术研究自然发酵的“野生啤酒”，创造了一个新型啤酒改良途径。“野生啤酒发酵也许将比以前更可预测，这意味着，今后可能会以稳定的微生物菌细分陈酿啤酒。”当代酿酒师和科学家们似乎正再次书写自然发酵的炼金术。

种间杂交（interspecific hybridization）是一种常见的遗传多样性和适应性机制，杂交品种的检测一直比较困难。由于大多数环境微生物有着难培养的特点，所以微生物杂交种的鉴定更为复杂。科学家们必须在混合群落中鉴定它们。染色体构象捕获方法Hi-C能组装混合种群基因组。这项发现的意义不仅在于工业界生产，它还说明Hi-C技术衍生出来的宏基因组方法能克服传统测序方法的局限性，可用于复杂混合物的基因组研究。

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原文标题：Identification of a novel interspecific hybrid yeast from a metagenomic open fermentation sample using Hi-C