酿酒酵母研究取得新发现

2024年07月09日

近日,西北农林科技大学房玉林团队在酿酒酵母响应铜逆境方向取得新发现。

铜在葡萄酒生产中被广泛使用,特别是在酿酒葡萄的种植中,铜基农药如波尔多混合物被用于预防和控制霜霉病和白粉病。因此,大量的铜积聚在葡萄园土壤中,无法降解。过量的铜通过蒸腾系统从植物根部输送到果实,然后进入酒中。由于波尔多液体在短期内仍难以替代,因此,葡萄园土壤和葡萄中的铜含量将不可避免地继续增加,今后,极有可能出现高铜浓度下葡萄酒发酵的严重问题。

为了确保对葡萄酒的影响最小,研究人员从多方面研究了铜胁迫下酿酒酵母的细胞形态、生长活性、发酵特性、生物吸附、耐铜菌株的筛选和外源添加剂(原花青素、谷胱甘肽、褪黑素等)缓解酿酒葡萄球菌铜胁迫等。本研究采用了超高效液相色谱-串联质谱和转录组学方法解释发酵产物和细胞形态变化的原因。上述研究为目标菌株和其他酿酒酵母菌株的铜耐受性研究提供了理论基础,为铜胁迫下的工业葡萄酒生产提供了依据。

研究结论显示,该研究探讨了铜胁迫对酿酒酵母在模拟葡萄酒发酵过程中发酵性能和生理代谢的影响。结果表明,EC1118对铜的抗性最强。当铜浓度为20mg/L时,EC1118的乙醇积累量为26.16mg/L,是其他菌株的1.90倍-3.15倍。铜显著降低了发酵速率,经过4d-10d的适应期后,抑制作用有所缓解。

EC1118菌株可能通过增强氨基酸代谢来响应铜胁迫的细胞毒性,这有助于提高酿酒酵母对铜胁迫的耐受性。酿酒酵母细胞的生长受损也可能与碳代谢和ABC转运蛋白通路的抑制有关。大量下调的基因可能与铜胁迫下酿酒酵母发酵过程的延迟有关,包括一些参与乙醇合成和糖酵解/糖异生途径的基因。

这些结果揭示了酿酒酵母对铜胁迫的代谢和次生代谢物生物合成调控网络之间的内在联系,为进一步了解铜胁迫影响酿酒酵母发酵潜能的分子机制提供了依据。