基于GC-MS代谢组学方法的建立及对酿酒酵母乙醇耐受性机制研究

发布时间：2020-09-10 10:27

　　 代谢组学作为生命科学研究的重要手段之一,通过对生物体内小分子代谢物的定性以及定量分析,来揭示生物系统中错综复杂的生物调控机理。近年来伴随着工业的迅速扩张,我国同时也进入了资源和环境压力的高峰,目前温室效应、酸雨、臭氧层破坏等问题堪比史上最重,这些问题加大了人们对清洁能源的需求,生物乙醇作为一种可以代替燃油的液体燃料引起了人们的广泛关注。生物乙醇主要由酿酒酵母发酵产生,而在发酵过程中高温、高糖、高压、逐渐增加的乙醇浓度等的胁迫,都会使酿酒酵母的生长会受到抑制,导致发酵性能降低,进而影响乙醇的最终产量。因此,探究酿酒酵母菌的乙醇耐受机制对解决能源危机和环境污染问题具有重要意义。目前,酿酒酵母对乙醇胁迫的响应机制尚未完全阐明。本论文以酿酒酵母菌S288C为研究对象,优化了酿酒酵母菌的样品处理方法,并基于气质联用技术通过全组分分析方法探究了酿酒酵母S288C在0%、2%以及5%三种浓度乙醇胁迫下以及不含乙醇和5%乙醇胁迫下不同培养时间的代谢表型差异,阐述酵母菌S288C的乙醇耐受机制。取得的主要结果如下:(1)优化了酿酒酵母菌S288C样品预处理方法并对该方法进行表征。采用冷生理盐水的淬灭方法,这种方法不但可以有效的灭活酶的活性,还可以最大限度的避免胞内物泄露。考察甲醇(-20℃)、乙腈/水(1:1)(-20℃)、乙腈/甲醇/水(2:2:1)(-20℃)、水/异丙醇/甲醇(2:2:5)(-20℃)、75%乙醇(煮沸)5种提取溶剂对胞内物萃取效率影响,确定出最佳的提取溶剂为水/异丙醇/甲醇(2:2:5)(-20℃)。(2)基于气相色谱-质谱联用的代谢组学方法,对乙醇胁迫下酵母菌代谢轮廓进行比较分析,发现不同浓度乙醇胁迫后,酵母菌代谢表型发生明显变化。途径分析结果显示柠檬酸循环,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径变化最显著,结合代谢途径上中间代谢产物(琥珀酸、柠檬酸、丙酮酸、富马酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸)变化趋势,表明乙醇胁迫阻碍了三羧酸循环,这可能导致细胞能量供应不足,对碳源利用率减少,细胞生长所需某些氨基酸(谷氨酸)合成减少,进而使细胞生长缓慢。
【学位单位】：吉林化工学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O657.63;TQ920.6;TQ223.122
【部分图文】：

第 2 章 基于气质联用的酵母菌 S288C 代谢组分析方法 D），没有淬灭的对照组也有约 3%的细胞膜破损（图 2.1 A, D）。相对于组，-80℃生理盐水淬灭方法造成额外的细胞膜破损可能是由于冷击作用造[81]。因此我们认为-80℃生理盐水的淬灭方法造成较少的代谢物泄露，适合母菌代谢淬灭。

五种提取溶剂对酵母菌细胞内代谢物数量的提取效果

图 2.3 五种提取溶剂对酵母菌细胞内代谢物的总峰面积提取效果的方法用于酵母菌胞内代谢物提取分析，共得到 348 种代谢代谢物共有 142 种，如表 2.3 所示，被鉴定出的代谢物中包含 种、糖类代谢物 9 种、有机酸代谢物 30 种、醇类代谢物 1

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本文编号：2815713