第二代燃料乙醇具有清潔、原料來(lái)源廣泛、可再生等諸多優(yōu)點(diǎn)，有望替代傳統(tǒng)化石能源的使用，緩解當(dāng)前人類社會(huì)面臨的日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)及環(huán)境污染等問(wèn)題，成為目前各國(guó)研究的熱點(diǎn)。木質(zhì)纖維素原料的高效、低成本酶解是纖維素乙醇能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵之一。目前廣泛使用的同步糖化發(fā)酵方式（SSF），能使糖化和發(fā)酵在時(shí)間和空間上同時(shí)進(jìn)行，可降低底物單糖對(duì)纖維素酶的反饋抑制作用，提高酶解率進(jìn)而提高終產(chǎn)物得率，SSF具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、發(fā)酵時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。然而制約SSF最大的問(wèn)題是纖維素酶最適作用溫度（50℃）明顯高于乙醇發(fā)酵的最適溫度（30~35℃），不協(xié)調(diào)的糖化發(fā)酵溫度將極大地降低SSF效率。解決這一問(wèn)題的有效辦法是選育耐高溫的酵母，對(duì)于酵母耐熱相關(guān)基因的研究，可為耐熱酵母的選育及遺傳改造提供技術(shù)支持。

　　中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所趙海研究團(tuán)組以篩選到的耐高溫高產(chǎn)酵母菌株M206111為研究對(duì)象，對(duì)高溫發(fā)酵末期酵母基因芯片的結(jié)果進(jìn)行分析，選出9個(gè)表達(dá)變化明顯且表達(dá)產(chǎn)物參與重要的細(xì)胞代謝過(guò)程的基因，用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（Quantitative Real Time PCR）技術(shù)對(duì)這9個(gè)基因在高溫發(fā)酵過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄變化情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明，40℃發(fā)酵6h時(shí)，HSP26表達(dá)水平相對(duì)于30℃時(shí)上調(diào)166倍。發(fā)酵中期時(shí)，基因SSA3和SSA4上調(diào)22.63和14.06倍，此時(shí)HSP26表達(dá)倍數(shù)僅為上調(diào)20.35倍。編碼乙醇脫氫酶的ADH4基因和丙酮酸脫羧酶PYK2基因在高溫發(fā)酵過(guò)程中表達(dá)呈下調(diào)狀態(tài)，而乙醇生成速率也呈下降趨勢(shì)，發(fā)酵時(shí)間較對(duì)照延長(zhǎng)。固醇合成基因ERG9，HMG1和HMG2在高溫發(fā)酵過(guò)程中均呈下降趨勢(shì)，發(fā)酵末期下調(diào)倍數(shù)分別為12.5倍、5倍和9.09倍。除了6h下調(diào)表達(dá)1.8倍外，與多種代謝途徑有關(guān)PGM1的表達(dá)在發(fā)酵過(guò)程中呈上調(diào)趨勢(shì)。此外，40℃發(fā)酵時(shí)海藻糖含量較30℃明顯提高，最多時(shí)達(dá)到細(xì)胞干重的22%。高溫發(fā)酵結(jié)束后通過(guò)溫度回復(fù)處理發(fā)現(xiàn)熱激蛋白上調(diào)表達(dá)程度降低，HSP26僅上調(diào)4.27倍，海藻糖含量進(jìn)一步下降，而下調(diào)基因則均呈上調(diào)趨勢(shì)。有研究表明，酵母耐熱性的獲得與海藻糖積累緊密相關(guān)，是多種熱激蛋白基因協(xié)同作用的結(jié)果，在誘導(dǎo)酵母產(chǎn)生耐高溫特性時(shí)往往也會(huì)顯示耐乙醇特性，這兩種應(yīng)激機(jī)制之間可能存在共同的調(diào)控機(jī)制。

　　研究結(jié)果進(jìn)一步闡明了與酵母耐熱性相關(guān)的機(jī)理，可為耐高溫酵母的培育和改造提供更多的信息，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Annals of Microbiology, 2013,4（63）：1433-1440。