新的酵母杂交方法

2020-11-10 110酵母菌

大约500年前,酿制啤酒、葡萄酒和面包等的酵母菌Saccharomyces cerevisiae与远亲酵母菌意外地自然杂交,产生了拉格啤酒。

今天,冷酿拉格啤酒是世界上消费量最大的酒精饮料,推动了一个年销售额超过2500亿美元的行业。

第一批啤酒的诞生,是由人类和鸡等不同进化的酵母菌物种偶然杂交而来。然而,结果却产生了具有巨大经济价值的产品,证明了种间酵母杂交的潜在潜力。在自然界中,发生类似杂交事件的概率,保守地说,是十亿分之一。

制造杂交酵母的新方法可能激发新的酿造和生物燃料

现在,得益于一种在实验室中制造种间酵母杂交的新方法,啤酒、葡萄酒、生物燃料和其他依赖酵母的产品的制造商可能很快就会有更多的微生物菌株可以使用。

"我们可以以千分之一个细胞的速度实现杂交,"威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究助理、《真菌遗传学与生物学》杂志合成生物学特刊上一篇描述新的酵母杂交方法的论文的主要作者威廉-亚历山大指出。"它比自然界更有效率。"

已知的酵母菌种类有数百种,它们几乎占据了全世界可以想象到的所有生态位。它们对发酵过程至关重要,在发酵过程中,微生物将糖类转化为酒精和二氧化碳。酵母菌不仅被广泛用于制造啤酒、葡萄酒和面包,还用于制造苹果酒、威士忌、奶酪、酸奶、酱油和一系列其他发酵食品和饮料。在工业上,酵母菌被用于生产生物燃料,制造酶、香精和色素,甚至是人类胰岛素等药物。

UW-Madison遗传学教授、新研究的资深作者Chris Todd Hittinger解释说,能够快速有效地培育出新的酵母菌种间杂交种,意味着依赖酵母菌的行业将有更多的生物体进行实验,以制造新的口味,提高产量,生产全新的产品。

例如,Saccharomyces cerevisiae和它的远房表亲Saccharomyces eubayanus(一种栖息在自然界树瘿中的物种)的幸福婚姻允许低温发酵,使拉格啤酒成为可能。

新的酵母杂交方法

新的酵母杂交方法使用质粒,质粒是一圈DNA,可以构建在生物体内,赋予生物体一种遗传品质。在实验室里,质粒经常被用来操纵细胞中的基因。质粒中的基因通过表达一种天然存在的酵母蛋白,使两种不同种类的酵母交配,从而促进酵母杂交。

"该技术的优势在于速度、效率和精度,"世界酵母遗传学权威、形成拉格啤酒杂交的野生巴塔哥尼亚酵母的共同发现者Hittinger说。"在一周内,你可以生成大量的杂交种,无论你想要什么两个物种,创造出前所未有的形式。"

新的研究描述了四个新的杂交种,其中一个是使用在威斯康星州Sheboygan附近发现的Saccharomyces eubayanus菌株制成的,此前Hittinger和他的同事们首次在巴塔哥尼亚的高山地区发现了拉格啤酒酵母母体。新的杂交种正在UW-Madison食品科学系的新啤酒配方中进行测试。

新技术还可能帮助工业界克服创新瓶颈,因为许多工业酵母菌株是无菌的,无法产生孢子。

"例如,如果你有一个最喜欢的啤酒菌株,你应该可以很容易地使用这种方法将其与野生菌株杂交,"Hittinger说。"在新的口味和组合方面有很大的潜力。"

最后,用于促进杂交过程的质粒可以从新的杂交酵母中去除,使两个融合生物的基因组保持不变。

引用

University of Wisconsin-Madison. "New way to make yeast hybrids may inspire new brews, biofuels." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 December 2015. www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151204183622.htm.

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