酿酒酵母的选育及其应用研究进展

王卫国，张仟伟，赵永亮，李瑞静，林 强，李晓丹，陶宜辰，王 卫

（河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001）

0 前言

酿酒酵母（Saccharomyces Cerevisiae）一直作为面包和馒头以及酿造葡萄酒和啤酒等产品的发酵菌株.随着石油资源的日益枯竭以及环境的持续恶化，能源和环境问题成为了全球关注的焦点.为了缓解能源危机给经济和环境带来的影响，各国一方面提高能源的利用率，另一方面大力开发新型能源.由于生物能源具有绿色性和可再生性，因此成为研究的热点与重点.研究发现[1]，通过酿酒酵母发酵代谢生产乙醇，然后将乙醇进一步脱水后再加上适量的变性剂就可获得变性燃料乙醇.因此，利用酿酒酵母发酵技术将甘蔗、玉米、木薯和纤维类废弃物等转化为燃料乙醇，已成为解决世界能源危机和开发生物能源的重要手段.燃料乙醇俗称酒精，是国民经济中十分重要的工业产品，用途十分广泛，如在食品行业用于配制各类白酒、果酒、药酒等；在化工行业用于合成化工产品（橡胶、苯胺、乙二醇等）；在燃料方面用于替代日益匮乏的石油资源，可有效减少环境污染，市场前景广阔；在医药工业用于提取医药制剂和作为消毒剂；染料生产、国防工业等也需要大量酒精；同时酿酒酵母中还含多种生理活性物质和营养成分，可用于食品和动物饲料的添加剂，不仅能提高其营养价值，而且还具有医疗保健功能，治疗机体因消化不良或维生素缺乏而引起的一些疾病.此外，酿酒酵母与动、植物同为真核生物，具有很多相同的细胞结构，并且具有生长繁殖快、代谢周期短、易于分离和培养等特点，在生命科学研究中被用作真核生物研究的模式生物.选育出优良的酿酒酵母菌种不仅能提高产品的产量和质量、降低生产成本、增加企业的利润和市场竞争力，还能缓解能源危机、减轻环境污染.因此，对酿酒酵母进行研发与利用具有重要的经济价值和科研意义.人们急切盼望获得具有多种优良特性的酿酒酵母菌株，尤其是转化乙醇能力强的酿酒酵母，其研究意义十分深远.

1 酿酒酵母研究进展

酿酒酵母是人类使用较早的微生物之一，广泛用于食品和医药等领域.酿酒酵母是单细胞生物，同时也是一种典型的真核细胞模型和重要的模式生物，其生长繁殖快、代谢周期短、易于分离和培养等特性使酿酒酵母更方便于进行基因工程和遗传学研究.酿酒酵母作为传统的乙醇代谢菌株，具有耗糖快、遗传背景清晰、发酵工艺成熟和体内重组能力高效等特点，因此是生物质能源发酵的首选菌株.酿酒酵母全基因组测序早在1996 年已完成，是第一个完成基因组测序的真核生物.它包含16 条染色体，全长为12 068 kb.编码专一性蛋白质的ORF（开放阅读框）有5 885 个，平均每个长度约为1 450 bp，只有极少数长度超过4 500 bp，最长的ORF 约为14 730 bp，位于Ⅻ号染色体上，其功能尚不清楚[2].另外，酿酒酵母基因组的测序显示：其基因重组频繁地发生在高GC 含量区.随着酿酒酵母全基因组测序的完成，对其基因的功能分析进入了一个新的阶段，相应的各种研究技术也随之迅速发展起来，如酿酒酵母表达系统的建立、酿酒酵母基因敲除技术、酿酒酵母基因定位技术、酿酒酵母双杂交技术、酿酒酵母功能基因芯片技术等，为研究酿酒酵母体内代谢合成乙醇机制以及分子传导通路等提供了便捷、高效的技术手段.但采用酿酒酵母菌株发酵也存在一些问题，如酒精耐受性低、不耐高温等.我国农产品资源丰富，但是利用率很低，如何提高生物能源乙醇的产率是当前亟需解决的问题.目前世界上90%的乙醇是通过酿酒酵母发酵生产的[3]，因此构建高转化率乙醇发酵菌株是燃料乙醇生产的重中之重.利用基因工程或代谢工程手段修饰或阻断酿酒酵母副产物的合成，提高乙醇产率是构建工程菌的主要策略.目前，酿酒酵母相关研究的主要方向是：⑴优良菌株的选育.工业上乙醇发酵的主要菌株是酿酒酵母，选育出发酵性能强、繁殖速度快、耐高浓度乙醇、适应性强的菌株是研究的主要方向.⑵发酵工艺优化.⑶基因工程菌的构建，通过生物工程技术选育和构建大量耐高温、耐乙醇等适应性强、高乙醇产量的菌株，如敲除酿酒酵母副产物代谢关键基因，促进乙醇的合成.酿酒酵母菌种质量的好坏对发酵工业的影响巨大，如何获得耐高渗透压且酒精发酵速率快、耐酒精和耐高温等特性的酵母菌种是目前研究热点.

2 酿酒酵母的选育

酿酒酵母的选育包括筛选和育种两个部分.酿酒酵母菌株的筛选主要是通过杜氏管发酵试验，在高酒精度、渗透压、二氧化硫以及低温等条件下，根据产气量的多少和快慢来对酿酒酵母的耐酒精性、耐渗透压性、耐二氧化硫性、耐低温性等几个重要指标进行评价，从而对酿酒酵母进行特定筛选.随着分子生物学和基因工程技术的不断发展，酿酒酵母的育种方法也在不断更新，自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种都是目前常用的育种手段，但各有利弊.在菌种的选育时需要多种不同的育种方法配合使用，才能达到理想的效果[4-7].

2.1 自然选育

自然环境中存在多种低剂量的诱变物质，如宇宙射线和各种短波辐射等，可使野生酿酒酵母菌株发生低频率的基因突变.在不经过人工处理的情况下直接对酿酒酵母菌群进行筛选的育种方法叫做自然选育.Li 等[8]从葡萄汁样品中分离出32株酿酒酵母，分别对其发酵特性进行评价，结果显示其中一株命名为MMf9 的野生酿酒酵母不仅发酵速率快、产甘油快，而且对高温、乙醇、渗透压、pH 耐受性好.由此看来，自然界中确实存在着优良酿酒酵母的野生菌株，通过人工的分离和筛选，有可能获得具有优良性状的野生酿酒酵母菌株.自然选育是一种简单易行的选育方法，可以达到纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产、提高产量的目的.但是自然选育的最大缺点是效率低、进展慢，从自然界直接筛选的野生酿酒酵母，很难具有理想的特性.然而，近年来为了获得安全、无外源遗传损伤且有地域风格的菌株，很多国家开始重新重视自然选育.

2.2 诱变育种

诱变育种是指用物理、化学诱变剂和生物诱变剂作用于酿酒酵母细胞，使其基因的突变率大大提高，然后筛选出符合人们特定需求的优良酿酒酵母菌株，进而培育出新品种的育种方法.根据诱变方式的不同可分为3 种[9-11]：物理诱变、化学诱变和航天诱变.

2.2.1 物理诱变

紫外线、微波、超声波以及能引起电离辐射的射线或快中子等物理诱变因素都会增大酿酒酵母菌株DNA 的碱基发生错配率，从而提高酿酒酵母的基因突变率.Son 等[12]对一株啤酒酵母进行紫外线诱变筛选抗老化能力的菌株，筛选获得一株A27菌株，其发酵能力比诱变前提高了15.8%.Bourens等[13]以絮凝性弱而其他发酵指标皆可的啤酒酵母菌为出发菌株，以激光-氯化锂为复合诱变剂诱变啤酒酵母得到一株絮凝性适中的啤酒酵母，絮凝性为37.9%，比原菌株提高了1.61 倍.物理诱变具有操作简单、高效、无污染、变异率高和易推广等优点.但有些物理诱变方法如高压、超声波和高能离子束以及X 射线等方法虽诱变效果很好，但电离性和穿透力都很强，如果不是专业的技术人员在相应的设备中操作，危险性较大.

2.2.2 化学诱变

用化学诱变剂处理酿酒酵母，从而使酿酒酵母的基因突变率大幅提高，然后根据育种目标培育出新品种.Theis 等[14]以啤酒酵母X 为出发菌株，用亚硝基胍（NTG）和甲基磺酸乙酯（EMS）连续诱变，通过初筛及复筛，得到一株产蛋白酶A 活力低的啤酒酵母突变株GM235.与出发菌株X 相比，GM235 发酵的啤酒正丙醇含量高于出发菌株，蛋白酶A 活力降低了19.83%，异戊醇和总高级醇分别降低了5.03%和4.87%.化学诱变育种是一种经济方便的育种方法，并且不同化学诱变剂对染色体、基因等的诱变还具有专一性.但是化学诱变剂大多是致癌物质，使用者必须做好防护措施.

2.2.3 航天诱变

航天诱变育种是指利用高空气球或往返式航天器等能达到的空间环境对酿酒酵母的诱变作用而进行育种的方法.Vigentini 等[15]对经航天诱变的啤酒酵母菌进行复壮，并对复壮后的酵母菌株从细胞大小、菌落形态、发酵力以及增殖情况等几方面进行了筛选.试验结果表明，诱变后菌株的发酵力、生长速度均优于出发菌株.航天诱变育种是集航天、生物、育种等技术为一身的尖端育种方法，具有育种周期短、突变率高、安全无污染等优点.

2.3 原生质体融合育种

原生质体融合是指将两个不同的酿酒酵母细胞通过酶解脱壁，在高渗条件下形成球形原生质体，然后由聚乙二醇（PEG）促融.原生质融合育种是利用两株酿酒酵母细胞质间相互融合时两套基因组会发生接触与交换，导致基因组间进行遗传重组，从而获得融合了两亲本优良性状的新酿酒酵母菌株的一种育种方法.Stanley 等[16]将生产用的两种啤酒酵母分别进行单倍体化，再利用PEG进行融合.经试验证明融合子是一株口味独特、发酵度高、絮凝性强、遗传性能稳定的啤酒酵母新菌株.Clemente 等[17]用F-20-7 与酒类酒球菌SD-2a进行融合，获得的融合子降解苹果酸的能力高达85%，比已有报道的最高降酸率高出7%，与酒球菌的降酸能力不相上下.由此可知，原生质体融合育种可使基因重组的频率大幅提高.此外，原生质体融合育种还克服了远缘杂交不亲和等难题.

2.4 杂交育种

杂交育种是指将具有不同优良性状的酿酒酵母个体间进行杂交，使控制优良性状的遗传物质进行重新组合，然后在其杂种后代中分离挑选出具有双亲优良性状纯合子的育种方法.Pawel 等[18]用选自乳清的酿酒酵母与葡萄汁酵母为亲本进行杂交，获得的杂合子同时具有分解苹果酸能力强和生成乙酸能力弱的特点，其降酸能力提高了20%左右.Kapsopoulou 等[19]曾将一株絮凝性强酵母与一株不产SO2的酵母杂交获得了一株絮凝性比较强且不产SO2的酵母，并用于生产中.杂交育种不仅扩展了变异范围，而且克服了酿酒酵母菌株在经历长期诱变剂处理后造成的菌株生长活力降低、生长周期变长、孢子量锐减、代谢缓慢、产量和性状难以继续提高等缺陷，并且杂种后代的生活能力、适应性和抗逆性都很强.但杂交育种还存在着不易产生新的基因且操作方法复杂、对技术和设备要求高、优良性状的分离和育种的周期长等不足.

2.5 基因工程育种

基因工程不仅能改变原有的基因，甚至能创造新的物种.基因工程在微生物育种方面的技术目前已经相当成熟[20-24].基因工程就是在分子水平上将具有某种优良性状的外源目的基因（遗传物质片段）在体外经限制性内切酶与连接酶的“剪接”作用后，再与特定载体构成重组分子，然后插入酿酒酵母菌基因的特定位置中，并使这个目的基因能在酿酒酵母细胞内进行稳定的复制、转录、翻译和表达的一种育种技术.Caruso 等[25]从S.cerevisae 和S.nvarum 品系中克隆编码乙醇乙酰转移酶的基因，转导至酵母细胞中，乙醇乙酰转移酶表现出高活性，提高了啤酒中乙酸戊乙酯和乙酸乙酯等产香气物质的生成，啤酒的香味更强烈.基因工程育种最大的优点是不受种属限制、可按照人们的需要对菌种进行定向改造.但是，基因工程育种对技术要求高，且外源基因的表达可能影响酿酒酵母的酿造特性，还有可能引起生态危机.

2.6 代谢工程育种

代谢工程是指通过基因工程的手段改变酿酒酵母细胞的代谢途径[26].利用代谢工程方法对酿酒酵母进行改造育种时，首先要分别从酿酒酵母细胞的基因、RNA、蛋白质、代谢物、代谢通量等多个层次对酿酒酵母的代谢流量及代谢控制进行定量且系统的分析，寻找出最佳的代谢途径，然后再利用DNA 重组技术和相关遗传学手段对酿酒酵母的细胞进行遗传修饰，例如改变酿酒酵母基因的结构、删除不良基因或加入新的优良基因等，从而合理设计出细胞的代谢途径.Hontz 等[27]利用构建酵母菌-大肠杆菌穿梭质粒，将柄状毕赤酵母依赖木糖还原酶和木糖醇脱氢酶基因导入酿酒酵母菌体内，获得的转化子能同时有效的将木糖和葡萄糖转化为乙醇.代谢工程育种能扩展代谢途径、重新分配代谢流、转移或构建新的代谢途径，从而改变酵母菌种的底物利用，提高生产可操作性，减少有害副产物产生.

3 酿酒酵母的鉴定方法

3.1 传统鉴定

传统的酿酒酵母的分类鉴定主要根据细胞繁殖类型，产孢子状况，菌落的颜色、大小和形态等，以及生理生化试验，再参照《酵母菌的特征和鉴定手册》和《微生物分类学》，进行相关菌种的鉴定.传统鉴定不仅工作量大、周期长、操作复杂且鉴定结果的重复性差[28-30].

3.2 现代分子鉴定

现代分子鉴定法主要以核酸作为研究对象，研究的是基因型，而非表现型，因此能反映其遗传本质[31-33].现代分子鉴定法具有稳定性好、易确定同源关系、便于计算机分析等优点，不仅提高了鉴定的准确度，而且缩短了鉴定时间.近年来，随着分子生物学的高速发展，兴起了很多新的酿酒酵母鉴定方法，接下来对几种常见的酿酒酵母现代分子鉴定方法进行简单介绍.

3.2.1 DNA 同源性分析

不同酿酒酵母菌株之间的亲缘关系越远，那么它们之间共有的相同核苷酸序列就越少.研究表明[34]，同源率在70%以上代表同一种，同源率在40%～70%之间的代表同一种内亲缘关系比较远的菌株，在40%以下则被认为代表不同的种.采用分子杂交的方法就可以找到两株酿酒酵母之间的DNA 同源序列，进而可知道同源百分率的高低.DNA 同源性分析方法不仅可以区分不同的酵母菌种，而且还能区分酿酒酵母种内不同菌株的亲缘关系远近.

3.2.2 脉冲电场凝胶电泳核型分析

酿酒酵母的核型是指染色体的条数及大小，核型间接地反映了酿酒酵母所含有的遗传物质的多少及其组织形态，且会随物种的分化而变化[35-37].脉冲凝胶电泳核型分析是利用琼脂糖凝胶电泳可在凝胶中分离出完整的酿酒酵母染色体DNA，之后便可测定酿酒酵母细胞染色体条数及每条染色体DNA 分子的大小.Andrea 等[38]通过脉冲电场凝胶电泳分析并发现，在电泳核型上，酿酒酵母、贝酵母和巴氏酵母与少孢酵母具有很显著的差异.此方法是一种快捷、方便、有效的辅助手段.但在进行分类鉴定时必须以形态、生理、生化等指标为基础.

3.2.3 核糖体DNA 序列分析

酿酒酵母的核糖体RNA 中包括26S、18S、5.8S和5S 4 种不同沉降系数的核糖体RNA 片段，其对应的基因片段在遗传上既相对稳定性又有一定的突变性.大亚基上的26S rDNA 分子可分为D1、D2、…、D12 等多个区域，但D1/D2 区域序列的长度适中，适于酿酒酵母的鉴定.此外，酿酒酵母的ITS 基因具有进化速度快、多态性等特点，适合亲缘关系较近菌株间的鉴定[39-42].Escot 等[43]从酿酒葡萄产区采集了99 份葡萄果粒利用菌落特征、细胞形态、生理生化特征结合26S rDNA D1/D2 序列进行鉴定，成功将菌株鉴定.Romano 等[44]通过26S rDNA D1/D2 区域分析的方法，分析鉴定了自甘肃莫高葡萄酒厂分离的29 株非酿酒酵母菌.核糖体DNA 序列分析法在酿酒酵母菌种分类鉴定中效果很好.

3.2.4 PCR-RFLP

DNA 限制性内切酶作用片段多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）是指每种DNA 限制性内切酶都有特定的作用位点，酿酒酵母5.8S rRNA 基因及两侧的转录间隔区（ITS）具有显著的种间差异性，将PCR 扩增的基因组DNA 用特定的限制性内切酶酶解后电泳分离可获得高度多态性的图谱，通过与模式菌株的图谱比较从而对菌株进行鉴定.Patel 等[45]用5.8S-ITS区域的PCR-RFLP 方法结合ITS 序列分析，得到东北山葡萄酒发酵酵母的19 种酶切图谱，进行的分子鉴定的结果与已知的酵母种类完全一致.由此说明此方法鉴定结果准确、简便、快捷.

除上述几种方法外，DNA G+C 摩尔百分含量分析、等位酶分析、线粒体DNA 限制性酶切分析、DNA 微卫星分析、DNA 的RAPD 分析、巢式PCR扩增、rDNA 序列分析、可溶性蛋白酶分析、显微傅里叶变换红外光谱分析等[46-49]也是酿酒酵母现代分子鉴定的常用方法.

4 酿酒酵母的应用概况

酿酒酵母虽然形态简单但其代谢产物多、生理结构复杂且富含多种生理活性物质和营养成分，在酿造、医药保健、饲料、能源化工以及生命科学研究等领域中广泛应用.

4.1 酿酒酵母在酿酒工业中的应用

由于酿酒产业是我国的支柱产业之一，因此酿酒酵母在国民经济中有着举足轻重的作用[50].酿酒酵母所酿酒的种类繁多，如白酒、啤酒、黄酒和果酒等，并且形成了各种类型的名酒，如贵州茅台酒、绍兴黄酒、青岛啤酒和张裕解百纳等.一般来说，酒的品种不同，所用的酿酒酵母以及酿造的工艺也不同.但就算是同一类型的酒，不同的地区也有独特的酿造工艺和不同的风味[51].

4.2 酿酒酵母在医疗保健中的应用

我国古代就有用酿酒酵母来治疗疾病的记载[52]，中医将其称为“神曲”.现代医药上将酿酒酵母制成酵母片，即市售的食母生片，可用于提高新陈代谢机能，治疗消化不良症、肝脏疾病和药物中毒以及白血球减少症和肝炎等疾病.另外，酿酒酵母还可作为一些微量元素的载体，如在酵母培养过程中，添加硒可用于治疗克山病、大骨节病和防止细胞衰老，添加铬的酿酒酵母可用于治疗糖尿病等.在医药生产中，可从酿酒酵母细胞中提取凝血脂、麦甾醇（纤维素的前体）、卵磷脂、核酸、核苷酸、多糖、氨基酸、谷胱甘肽和核苷类药物等多种生化药物[53].此外，利用现代分子生物学技术可以制备相应的基因重组酵母育苗，为攻克及预防相关疾病提供试验支撑.

4.3 酿酒酵母在饲料生产中的应用

酿酒酵母蛋白质含量高达50%以上，在畜牧业中一直作为单细胞蛋白的主要来源而被广泛使用.单细胞蛋白是从含蛋白的微生物中提取的蛋白质，具有促进动物的生长发育、缩短饲养期、增加肉量和蛋量、改善肉质和提高瘦肉率、改善皮毛的光泽度和增强幼禽的抗病能力的作用.此外，酿酒酵母还存在于动物肠道中，不仅可以提高反刍动物对饲料干物质、纤维素、半纤维素、蛋白等有机物和磷酸的消化率，增强机体的免疫力，还能提高饲料中矿物质利用率，有助于动物充分利用饲料中的养分.随着家畜摄入酿酒酵母量的增加，酿酒酵母会在家畜的肠胃道上大量繁殖，可有效改善家畜肠胃的菌群结构，增强家畜的免疫力和抗病力.

4.4 酿酒酵母在能源化工中的应用

酿酒酵母在能源化工中主要用于生产酒精，酒精除了可作为“绿色”燃料外还是许多化工行业中不可缺少的基础原料和溶剂，如合成橡胶、聚丙乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、聚氯乙烯、乙醚、脂类、环氧乙烷和乙基苯等化工产品.另外，酒精还是香料、染料、油漆、树脂等工业生产部门必不可少的有机溶剂，还可作为珠宝、钟表等的洗涤剂.酒精也是生产和加工油漆和化妆产品中不可缺少的溶剂.我国农副产品资源丰富，把农副产品用于工业酒精生产也是农产品深加工和保护环境的一条有效途径[54].

4.5 酿酒酵母在生命科学研究中的应用

酿酒酵母与动、植物同为真核生物，且全基因组比较小、遗传背景相对清楚，因此被广泛作为真核模式生物[55].通过对酿酒酵母基因进行连锁分析、定位克隆和测序验证等一系列检测后就可获得与人类某些疾病相关的基因序列，使构建精细的遗传图谱成为可能，可大大提高人类基因遗传性疾病（如糖尿病、小肠癌等）的诊断和治疗水平.酿酒酵母作为真核生物的模式菌株，与分子生物学技术结合后会使人类对真核生物的功能基因组信息、生物信息学、蛋白组学、DNA 芯片、基因敲除、药物基因等方面的研究更加深入，同时还有助于菌株的改良.

5 存在的问题和解决办法

5.1 存在的问题

目前酿酒酵母在选育和研究应用中还存在以下问题：⑴酿酒酵母各种耐受性的机理还不清楚，有关耐低温、耐酒精、耐高渗等的研究很多，虽然在应用研究上，通过添加培养基成分、改变培养条件以及菌种选育等方式已使酿酒酵母各种耐受性大大提高，但耐受性的机理还不清楚.⑵研究和应用还局限于传统领域，还需扩展.⑶缺少酿酒酵母在工业生产中不同胁迫因素之间相互影响的研究，酿酒酵母在工业生产中除了受乙醇的毒性影响外，还受到高温、高渗透压等胁迫因素的影响，目前的研究大都是单一胁迫因素对乙醇发酵性能的影响，很少研究各胁迫因素之间的联系.⑷已取得研究成果未能在生产中应用，例如啤酒废酵母对重金属的生物吸附应用没能在实际生产生活中大规模的推广.⑸酿酒酵母果糖利用能力低，残余果糖会导致微生物污染和酒体失衡.⑹酿酒酵母生产酒精的底物处理成本高，国内外均以淀粉质为主要原料生产酒精，酿酒酵母缺乏分解淀粉所必需的淀粉酶，在发酵过程中淀粉需经蒸煮、a-淀粉酶液化处理和随后的酸解或酶解即糖化酶糖化过程变成葡萄糖后才能被酵母菌利用，底物的处理成本占很大比例.⑺在诱变育种方面，不同诱变因素组合后，缺少诱变效果的系统比较.⑻缺乏对诱变菌株稳定性以及在生产工艺中的具体应用条件的研究，目前的研究大多只局限于使某一代酿酒酵母获得新的优良性状，而难以使其后代稳定的遗传该优良性状.

5.2 解决的办法

针对上述酿酒酵母在选育和研究应用中存在的问题，可采取的应对措施为：⑴由于酿酒酵母细胞的各项耐受性受多种基因控制，且各基因之间的联系错综复杂，因此应进一步加强对基因工程、基因组学、蛋白组学以及细胞代谢工程的研究，从而获得更多的相关基因信息，为各种耐受性的机理研究奠定基础.⑵随着酿酒酵母许多新的功能逐渐被发现，如存在高效合成萜类的甲羟戊酸途径，可有效吸附废水中的Mn2+，具有表达人血清白蛋白（HSA）系统等[56]，可以利用酿酒酵母的这些功能，将其应用于处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水或用于避免人血生产HSA 时造成的肝炎和艾滋病等疾病的传染以及将酿酒酵母改造为生产青蒿酸、丹参酮和人参皂苷等多种药用萜类化合物的工程菌[57].此外，利用酿酒酵母作为底盘菌构建生产番茄红素细胞工厂也具有很大潜力.⑶应进一步加强多种胁迫因素之间交叉关联性的研究，这不仅有助于耐受机制的研究，而且为选育对多种环境胁迫因素具有较强耐性的酿酒酵母提供了基础.⑷已取得的研究成果之所以未能在生产中大规模使用，无非是由于生产工艺滞后、生产成本过高等因素造成的，因此应加强配套生产工艺的研究以及探索降低处理成本的方法.⑸酿酒酵母果糖利用率低，与酒精发酵中止和发酵不彻底有关，今后需进一步扩大对酿酒酵母果糖利用的相关基因的研究，同时加强各种发酵条件对这些相关基因调控方面的研究，为解决酒精发酵中止和发酵不彻底的问题提供理论依据.⑹利用基因工程等手段选育出能直接利用淀粉进行发酵的酿酒酵母以及改进发酵工艺和提高菌种发酵性能等手段也可有效降低生产成本.⑺全面系统的对两种以及多种诱变方法组合后的诱变效果进行比较，从而得到最有效的诱变组合方式.⑻随着新的分子生物学技术蛋白质组学、代谢组学、基因组学等组学技术以及高通量分析技术的发展，控制优良性状遗传稳定性的基因序列必将被找到，届时遗传稳定性问题将迎刃而解，此外，对生产工艺中具体应用条件的研究应由原来单一试验方法向利用高等数学、计算机技术等综合性高通量技术等方向发展.

6 结论与展望

综上所述，选育出优良的酿酒酵母菌株具有重要的经济价值和科研意义，尤其是转化乙醇能力强的酿酒酵母，必将成为未来全世界酿酒酵母相关行业的研究重点.现阶段应着力于在基因组、功能基因组、转录组和代谢组等信息基础上，利用系统生物学等技术，发掘新的功能基因，建立先进的代谢工程技术以及微生物育种新方法和新技术，选育出具有工业应用价值的优良酿酒酵母菌株.借助先进的高通量分析技术和过程优化平台，实现从功能基因到优良菌株，再到重要生物产品的高效生物发酵.相信在不久的将来，具有多个可稳定遗传、优良性状的酿酒酵母菌种将会在酿造、食品、医药、饲料、能源化工和环境保护等多个领域获得更加广泛的应用.

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