【摘 要】
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黄酒作为世界三大发酵酒之一,具有悠久的历史与丰富的营养价值。黄酒发酵环境富含各种氮源,酿酒酵母对不同氮源的利用存在偏好性,而黄酒发酵中产生的有害物质与酵母对氮源的偏好性利用有关。氮代谢及其调节已被证明在蛋白质、氨基酸和其他含氮化合物的分解代谢和合成代谢中起至关重要的作用。黄酒酵母作为一种酿酒酵母,广泛用于黄酒的生产发酵。但是黄酒中过量的有害物质阻碍了黄酒工业的发展,其中具有代表性的就是氨基甲酸乙酯
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黄酒作为世界三大发酵酒之一,具有悠久的历史与丰富的营养价值。黄酒发酵环境富含各种氮源,酿酒酵母对不同氮源的利用存在偏好性,而黄酒发酵中产生的有害物质与酵母对氮源的偏好性利用有关。氮代谢及其调节已被证明在蛋白质、氨基酸和其他含氮化合物的分解代谢和合成代谢中起至关重要的作用。黄酒酵母作为一种酿酒酵母,广泛用于黄酒的生产发酵。但是黄酒中过量的有害物质阻碍了黄酒工业的发展,其中具有代表性的就是氨基甲酸乙酯（ethyl carbamate,EC）。EC主要由酒中的乙醇和尿素产生,这些EC前体成分主要由酵母细胞内的精氨酸-脲酶途径分解精氨酸生成,而黄酒的发酵原料中含有丰富的精氨酸。但目前对于酵母在不同氮源下的基因转录表达与互作网络仍需深入研究。近年来非编码RNA已成为生物学研究热点,但是长链基因间非编码RNA（long intergenic non-coding RNA,lincRNA）在酿酒酵母氮代谢调控作用机制尚未有深入研究。本课题利用转录组学与代谢组学分析方法,研究lincRNA在酿酒酵母氮代谢调控中的作用,主要内容如下:1)以模式酿酒酵母菌株S288c为研究对象,分析其在29种不同氮源下的转录表达谱。以尿素作为对照氮源,计算了差异表达基因间的共表达关系。结果显示在氮代谢调节中,二氧代羧酸通路与氨基酸的生物合成通路高度相关,细胞自噬、碳代谢、内质网上的蛋白质的处理、过氧化物酶体通路间高度相关。BCY1、CUE5、OXR1、GLC8、BBC1参与细胞膜、线粒体与核之间的物质运输与氧化磷酸化,KAP123、GCD6、RRP1、GUA1、SPA2参与核糖体的合成与酵母的一般氨基酸控制（General amino acid control,GAAC）调控,以它们为核心的共表达网络与精氨酸的代谢高度相关。功能预测结果表明,模块中的lincRNA主要通过影响囊泡介导的转运、呼吸链复合体、核糖体与蛋白质的合成来发挥调控作用。2)以两株不同产尿素能力的黄酒酵母为研究对象,采用链特异性RNA-Seq技术鉴定新lincRNA,探索在精氨酸为唯一氮源条件下,不同产尿素水平菌株背后的转录表达差异。结果显示,差异基因主要富集在辅助因子的生物合成、核糖体的生物合成、氨基酸的生物合成、碳代谢、内吞作用、减数分裂等途径。转录组与代谢组联合分析结果表明,三个lincRNA在调控网络中起关键作用,分别是MSTRG.6382.1、MSTRG.5813.1、MSTRG.6406.1。MSTRG.6382.1的调控作用与mRNA乙酰化和维生素的B6新陈代谢相关;MSTRG.5813.1的调控作用与三羧酸循环和核糖体上的翻译相关;MSTRG.6406.1的调控与酵母的自噬行为相关。综上所述,本研究鉴定了与酿酒酵母氮代谢的相关lincRNAs,为酿酒酵母的基因工程提供了新靶点,有助于优化黄酒的生产工艺,促进黄酒产业的升级。
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