地区：上海市 宝山区
关键词：广西科学院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001832
成果描述：
| 该项目获得广西自然科学基金资助。生物乙醇是世界公认的可再生环保新能源之一。广西是全国最大的甘蔗、木薯资源大省，开展基于广西生物资源优势的非粮生物质能源开发，是迎合国家和广西生物产业重大需求和产业发展方向，也是广西“十二五”规划纲要生物产业的建设重点领域之一。但生物乙醇生产成本高，国内外很多学者致力于新技术、新工艺、新菌种研究，开展生物乙醇关键技术研究与产业化攻关。其中，采用浓醪高浓度乙醇发酵和选育耐高乙醇的发酵菌株是两个息息相关的重要攻关技术，对发酵的工艺及成本控制的影响尤为重要，而提高酵母菌的乙醇耐受性可以保证酵母菌发酵过程中较好的细胞活性和较高的发酵性能。因此，了解酵母细胞的耐乙醇机理和选育高耐乙醇的发酵菌株对乙醇工业和国家能源产业有着非常重要的理论和实际意义，也因而成为世界范围内的研究热点。该项目以啤酒酵母的工业菌株GXAS Bp1、AS 2.1364和实验室菌株W303a和INVSc1为研究对象，重点开展了高逆发酵环境下的乙醇发酵研究，在单细胞水平上获知不同氮源、高浓度葡萄糖底物、高浓度木薯淀粉底物、高盐、高渗和添加外源乙醇产物下乙醇发酵过程细胞胞内RNA、DNA和蛋白质以及胞外葡萄糖、乙醇的变化动态，结合化学计量学，挖掘更多的光谱细节，分析酵母细胞在乙醇逆境中的生化变化，探究其耐受机理。项目组通过上述研究发现：有机氮源可能是通过促进酵母细胞胞内RNA的快速大量合成，促进与氮源代谢、乙醇发酵相关的基因的快速转录和表达，进而促进乙醇发酵；在高浓度底物发酵中，耐乙醇的工业菌株1602 cm-1峰显著强于普通菌株，而脂类物质峰的强度与变化和普通菌株类似；耐乙醇的工业菌株更能适应高盐环境，其蛋白质和脂类物质峰均随发酵进程显著增强；在逆境发酵中，不管是普通菌株还是耐乙醇的菌株，在发酵前期通常大量合成RNA物质，而蛋白质、脂类物质则是在乙醇大量合成的时候开始大量合成；蛋白质、脂类物质峰的升高与环境乙醇浓度有关，与菌株关联性不大，可能是酵母菌株应对逆境的手段；1602cm-1峰是耐乙醇酵母细胞在高浓度乙醇下明显增强的拉曼峰，其峰强有可能是耐乙醇的工业菌株区别于普通菌株的特征。发表学术论文4篇（其中SCI-E收录1篇，EI收录2篇）。项目通过实时分析发酵过程酵母细胞的代谢信息，为工业生产和研究及了解酵母细胞的耐受乙醇机理，为选育更高效的耐受乙醇发酵菌株，提高乙醇发酵效率、降低生产成本，在单细胞水平和光谱学角度提供原创性的应用基础知识。使课题组更有效地控制酵母细胞的乙醇耐性和其他胁迫因子的耐受性，提高乙醇发酵效率和发酵终点的乙醇浓度，进一步提高生物质能源转化的转化效率，为广西生物质资源的深度开发与利用提供相关理论与技术支持。 |
