酿酒酵母具有活性高、代谢旺盛等优点，作为重要的菌种资源，被广泛应用于乙醇工业化生产。为了降低生产成本，酿酒酵母的发酵过程通常在高温、高渗透压等条件下进行。但是苛刻的工业生产条件会导致酿酒酵母细胞生物大分子损伤、细胞生长变慢甚至死亡，最终降低乙醇生产效率。因此提高工业酿酒酵母环境胁迫（包括高温、高渗透压、高乙醇等）耐受性至关重要。 

　　中科院天津工业生物技术研究所王钦宏研究员带领的进化与代谢工程研究团队，在前期的研究工作中，已利用适应性进化的手段筛选到耐高温的酿酒酵母工业菌株ScY01，并在实验室菌株中建立了一种多位点基因组编辑技术（TALENs-assisted mutliplex editing, TAME），该技术通过TALENs系统特异识别真核生物启动子区保守序列TATA框与GC框并进行基因组多位点编辑，有效提高了实验室菌株的乙醇胁迫耐性。为了进一步提高工业菌株的胁迫耐受性，利用TAME技术对工业菌株ScY01进行基因组多位点编辑改造，分别获得耐高渗菌株ScY001T和耐高温菌株ScY033T。在相应胁迫条件下，ScY001T和ScY033T的乙醇代谢性能分别是出发菌株ScY01的1.2倍和1.3倍。基因组测序发现，这两株突变菌株基因编码区和非编码区发生大量的SNP和InDels突变，从而影响细胞壁和细胞膜相关基因的功能及表达。电子显微镜和流式细胞仪分析也表明突变菌株的细胞壁和细胞膜发生重构。突变菌株ScY001T和ScY033T可能通过相关基因突变从而形成了更加抗逆的细胞膜和细胞壁结构，使细胞获得更加强劲的抗胁迫性能。该研究不仅证实了TAME技术可以作为加速工业菌株胁迫抗性育种的有效工具，同时进一步明晰了酵母多重胁迫耐受性复杂机理，从而为胁迫耐受性菌种的进一步改造奠定了基础。 

　　该研究获得国家自然科学基金、天津市自然科学基金和天津市留学回国人员科研启动项目的支持，相关研究成果已经发表在FEMS Yeast Research，中科院天津工业生物所博士研究生甘雨满为论文的第一作者。 　  

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TALENs辅助多位点编辑技术选育抗胁迫的工业酿酒酵母菌株及其代谢和基因组表征