基因组分析揭示了用于甘蔗糖蜜乙醇发酵的工业型酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的遗传特性

《Applied Biochemistry and Microbiology》：Genome Analysis Reveals Genetic Characteristics of Industrial Saccharomyces cerevisiae for Ethanol Fermentation of Sugarcane Molasses

糖蜜酵母基因组分析揭示异质性特征与工业发酵适应性机制，包括BIO1/BIO6基因和RTM1基因的功能演化及重复基因影响。

　　

摘要

甘蔗糖蜜是糖工业的副产品。由于其低成本和高残余糖含量，它成为使用酵母Saccharomyces cerevisiae进行生物乙醇发酵的理想碳源。经过长期的驯化，工业化的S. cerevisiae已经高度适应了甘蔗糖蜜的环境。为了了解相关的遗传机制，我们对从甘蔗中分离出的二倍体工业酵母菌株A1015的全基因组进行了测序和分析。与S288c菌株以及从同一环境中收集的另外两个野生菌株相比，我们发现A1015菌株具有若干独特的基因组特征，如较高的杂合核苷酸变异（包括单核苷酸多态性和插入/缺失）。这一结果表明，由于兼容谱系之间的杂交和无性繁殖，所有染色体上的基因分布不均，从而导致杂合性降低。此外，我们在16号染色体上发现了一个由微同源性介导的端接事件引起的近端倒位，这可能与SSU1基因在开放阅读框（ORF）/启动子区域的正向选择有关。A1015菌株中还存在一些基因，如生物素生物合成基因BIO1和BIO6、抗糖蜜毒性基因RTM1以及两个拷贝的 invertase 基因等，这些基因对其工业发酵过程产生了影响。同时，我们还发现A1015菌株中存在大量由于串联重复导致的截短开放阅读框（ORFs），这说明该工业菌株在适应甘蔗糖蜜发酵的过程中经历了独特的基因组进化。总体而言，这项研究有助于更好地理解用于甘蔗糖蜜发酵的工业酵母S. cerevisiae的基因组进化过程。