近日，大連化物所生物技術研究部合成微生物學研究組（1823組）周雍進研究員團隊與上海交通大學魯洪中副教授合作，在酵母系統(tǒng)生物學研究中取得新進展。研究團隊通過整合分析全球1807株釀酒酵母菌株的基因組與生態(tài)位數(shù)據(jù)，構建了高覆蓋度的釀酒酵母泛基因組及菌株特異性代謝模型，系統(tǒng)解析了酵母通過基因組精簡與代謝重編程適應多樣化環(huán)境的分子機制。
釀酒酵母在烘焙、釀酒等領域具有悠久的應用歷史，在自然與人工環(huán)境中均展現(xiàn)出強大的適應性進化能力。盡管不同進化分支的菌株在遺傳和表型上存在顯著多樣性，但其在代謝水平上的差異尚不清晰。目前，全球科研與工業(yè)界主要依賴少數(shù)實驗室菌株（如S288c，CEN.PK）作為出發(fā)菌株，限制了對酵母寶貴自然多樣性資源的開發(fā)與利用。因此，如何篩選最優(yōu)菌株以構建服務于醫(yī)藥、能源、化工等領域的酵母細胞工廠，成為亟待解決的問題。
本研究創(chuàng)建了高質(zhì)量酵母泛基因組與菌株特異性代謝模型數(shù)字資源庫?；诖?，團隊建立了“泛基因組-代謝模型-多組學整合”的多維度分析流程，為從系統(tǒng)層面理解微生物的環(huán)境適應性及代謝特性提供了新理論框架。以工業(yè)乙醇生產(chǎn)菌株為例，團隊從基因、轉(zhuǎn)錄及代謝通量三個維度證實，強化糖酵解下游途徑與乙醇的高效合成密切相關，該發(fā)現(xiàn)為后續(xù)乙醇及其衍生物細胞工廠的理性設計提供了重要線索。
該工作以“Yeast adapts to diverse ecological niches driven by genomics and metabolic reprogramming”為題，發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。大連化物所1823組博士研究生王浩宇為論文第一作者，丹麥生物創(chuàng)新研究院Jens Nielsen教授為文章提供了重要指導。以上工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
