面包酵母麦芽糖酶抗葡萄糖阻遏的分子遗传机制研究

面包酵母麦芽糖代谢能力是影响无糖或低糖面团发酵力的关键因素，麦芽糖代谢受葡萄糖阻遏机制一直是酵母代谢研究的重要内容。我们前期通过诱变获得了一株快速发酵面包酵母BY-14-11，该菌株能够抗2-脱氧葡萄糖生长，且其麦芽糖酶能够抗葡萄糖阻遏。本课题拟将通过对BY-14-11中麦芽糖酶编码基因MALx2序列的遗传学分析及功能验证，结合不同面包酵母菌株麦芽糖代谢情况的分析，揭示面包酵母麦芽糖酶抗葡萄糖阻遏的分子遗传机制；进而通过对突变前后麦芽糖酶酶学性质的比较研究，从酶学角度对面包酵母麦芽糖酶抗葡萄糖阻遏机制进行初步探索。研究结果将会揭示一种新的面包酵母抗葡萄糖阻遏途径，进一步完善麦芽糖代谢的葡萄糖阻遏机制，对快速发酵面包酵母菌种的选育及其它糖类代谢机制的研究具有重要的指导意义。突变株BY-14-11是优良的快速发酵酵母菌种，具有很好的工业生产潜能，分子遗传机制的研究将为其工业应用奠定坚实的基础。

面包酵母麦芽糖代谢能力是影响无糖或低糖面团发酵力的关键因素，麦芽糖代谢及葡萄糖阻遏机制一直是酵母代谢研究的重要内容。本课题针对面包酵母麦芽糖代谢和葡萄糖阻遏机制进行了深入研究。通过研究不同“迟滞”和“非迟滞”面包酵母在低糖模拟面团培养基中麦芽糖酶活和麦芽糖通透酶活变化情况，结合麦芽糖酶基因和麦芽糖通透酶基因的单过表达和共过表达对比研究，从分子遗传学水平上首次明确证实了麦芽糖酶是面包酵母麦芽糖代谢最为关键的酶。通过敲除葡萄糖阻遏的关键基因，检测敲除菌株的葡萄糖阻遏程度和无糖快速发酵性能，证明葡萄糖阻遏因子的敲除，可以减弱葡萄糖阻遏作用，突变株的发酵时间相对缩短，无糖面团发酵力有所提高。通过对葡萄糖阻遏因子Mig1编码基因的敲除，同时过表达麦芽糖酶基因MAL62，获得了优良的快速发酵面包酵母菌株，与亲本菌株相比，麦芽糖酶活力提高了145%，葡萄糖阻遏程度下降，不加糖面团发酵速度提高了38%，最大产气量升高6.4 %。获得的快速发酵面包酵母菌株可以更迅速地利用不加糖面团中的麦芽糖，以更快的速度产生更高的CO2，这一特点使其具备了潜在的商业应用价值。研究结果不仅完善了面包酵母麦芽糖代谢和葡萄糖阻遏机制，对快速发酵面包酵母菌种选育具有重要的指导意义，而且对其它糖类代谢机制的研究也具有重要的指导意义。