酿酒酵母HOR2基因缺失突变株的构建及其生物学性质研究.docx

酿酒酵母HOR2基因缺失突变株的构建及其生物学性质研究
摘要
本文介绍了一种针对酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)的HOR2基因的缺失突变株的构建方法，研究了该突变株的生物学性质。结果表明，HOR2基因的缺失会影响菌株的生长、代谢和生理特性，同时，突变株的产酒性和抑酵母性也发生了显著的改变。本研究为深入探究酿酒酵母基因调控机制提供了新的思路和方法。
关键词：酿酒酵母；HOR2基因；缺失突变；生物学性质；产酒性；抑酵母性
引言
酿酒酵母是一种广泛应用于发酵工业中的微生物，其发酵产物除了酒精之外还包括二氧化碳、有机酸、酱油等，是工业化生产中的重要微生物资源之一。近年来，基因工程技术已被广泛应用于酿酒酵母的遗传改造中，对其生理代谢机制的研究也取得了一系列重要进展。
HOR2基因在酿酒酵母的基因组中被广泛分布，其编码产物是一种催化酒精代谢的关键酶，具有重要的生物学功能。该基因调控酒精代谢通路中的关键酶活性，对菌株的生长和代谢有着显著的影响。同时，经研究发现，HOR2基因的缺失会显著增强酿酒酵母的抑酵母性和耐高温性，对其产酒性质也有较大影响。因此，对HOR2基因的研究对于深化酿酒酵母的代谢调控机制、优化工业酿造过程具有重要的意义。
本文介绍了一种针对酿酒酵母HOR2基因的缺失突变株的构建方法，并对该突变株的生物学性质进行了系统研究，通过对其产酒性和抑酵母性的评价，探讨了HOR2基因对酿酒酵母酒精代谢过程中的调控作用。
材料与方法
实验菌株及培养条件
本研究采用酿酒酵母株S.cerevisiaeATCC26791为实验材料。菌株在YPD平板上生长，培养温度为30℃。
质粒构建和突变株筛选
以S.cerevisiaeATCC26791为模板，扩增出HOR2基因序列，将其克隆至pUC19质粒中，构建质粒pUC19-HOR2。随后通过PCR方法，将质粒上的SDS引物与HOR2基因上游引物A或HOR2基因下游引物B共同使用，扩增SDS-HOR2-SDS的DNA片段。将其电转化入酿酒酵母细胞内，通过筛选，得到SDS-HOR2-SDS插入到菌株基因组的互补链上，进而实现对HOR2基因的缺失。通过PCR验证和测序，鉴定缺失突变株HOR2-/-。
菌株生长曲线和代谢物检测
在YPD液体培养基中培养S.cerevisiaeATCC26791和缺失突变株HOR2-/-，并记录其生长曲线。随后，利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对菌株培养基中乙醛、乙酸、酒精等代谢产物进行检测和分析。根据测试结果，评价菌株的代谢活性。
产酒性和抑酵母性评价
将S.cerevisiaeATCC26791和突变株HOR2-/-分别接种在仿洋酒培养基中，记录并比较菌株的产酒率和酒精浓度差异。并利用ABTS法（2，2'-异氰酸酯-二乙苯-α-苯酚），对菌株的抑酵母性进行测试。记录并比较其抑菌效果。
结果
HOR2基因缺失对菌株的生物学性质和代谢特性产生了显著的影响。缺失突变株HOR2-/-生长速度明显慢于S.cerevisiaeATCC26791，且在后期生长阶段出现了倍增时间明显延长的现象。另外，HOR2-/-缺失株在培养基中乙醛、乙酸和酒精等代谢物产量均有所下降。产酒性评测显示，HOR2-/-菌株产酒性具有显著提高，而其抑菌性能明显弱于野生型菌株。
讨论与结论
本研究通过构建HOR2基因缺失突变株，研究了该基因在酿酒酵母代谢调控中的作用。结果表明，HOR2基因的缺失会影响菌株的生长、代谢和生理特性，同时，突变株的产酒性和抑酵母性发生了显著的改变。
HOR2基因编码的蛋白酶在酿酒酵母的酒精代谢过程中具有重要的作用，其缺失导致了菌株代谢活性降低，从而影响了其生长速度和生理特性。但是，缺失突变株的产酒性明显提高，可能是由于缺失突变引起基因表达的调控改变，从而导致底物代谢途径和代谢通路发生了调整，或者缺失突变对酿酒酵母的代谢分布产生直接影响。另外，HOR2基因的缺失还会影响酿酒酵母的抑酵母性和耐高温性，这可能与HOR2编码酶的生理功能有关，具体机制还需要进一步深入研究。
综上所述，本研究构建了HOR2基因缺失突变株，并探讨了其生物学性质和产酒性等方面的改变。结果表明，该基因对酿酒酵母酒精代谢过程中具有重要的调控作用，为研究其基因调控机制提供了新的思路和方法。在今后的酿酒酵母基因工程研究中，需要深入探究该基因与其它基因在代谢调控中的相互作用，进一步优化其产酒性能和代谢通路。