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葡萄酒酵母基因组缺乏多样性

2019-01-25 14:30:06 • 来源：

对数百种葡萄酒酵母酿酒酵母菌株的基因组进行测序后发现，遗传多样性和近亲繁殖水平很低。在许多情况下，由不同公司销售的酵母菌株几乎在遗传上是相同的。该结果发表在4月份的G3：Genes | Genomes | Genetics(美国遗传学会出版物)上，该研究表明，试图开发改良葡萄酒酵母的酿酒师需要寻找具有更多外来菌株的杂交品种。

葡萄酒酵母基因组缺乏多样性

澳大利亚葡萄酒研究所的主要作者Anthony Borneman说：“ 酿酒需要一种坚硬的酵母。” “葡萄酒酵母需要比用于酿造或烘焙的菌株更耐压，例如，以应对葡萄汁中非常高的糖和酸度水平。我们的结果显示，目前只有酵母进化树的有限分支用于酿酒。“

酵母有助于葡萄酒的风味，甚至可以提供葡萄酒“风土”的组成部分，当地条件赋予葡萄酒独特的风味。传统上，葡萄酒是由天然酵母发酵而成，但这可能会产生从年份到年份的不一致结果。为了产生更可预测的结果，大多数酿酒师现在使用由商业供应商生产的纯活性干酵母起始菌株。

澳大利亚葡萄酒研究所的科学家正在开发新的酵母菌株，在葡萄酒发酵过程中产生不同的风味特征，包括促进花香。为了更好地了解可用于培育新酵母类型的遗传多样性，该研究的作者测序了212株酵母酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。这包括商业葡萄酒和酿造开胃菜以及从葡萄酒和其他酒精饮料的天然发酵中分离的菌株。

结果表明，几乎所有的葡萄酒酵母都是密切相关的，并且仅占酿酒酵母遗传多样性整体库的一小部分。例如，来自Prize de Mousse香槟酵母集合的大多数菌株携带几乎相同的基因变体。这些酵母可能来自单一的祖先，或来自近交的祖先种群。事实上，从基因上讲，不同公司销售的数十种菌株几乎完全无法区分。

通常在菌株之间检测到微妙的遗传差异，这可能是其独特的发酵和风味特性的原因。还有一些主要差异的案例。例如，四种菌株携带一组独特的基因参与产生一类芳香化学品。在另一个实例中，几种商业菌株似乎通过与非葡萄酒酵母菌株杂交而衍生，并含有通常与啤酒酵母相关的基因簇。

然而，多样性的总体情况意味着仅从葡萄酒酵母中创造新菌株的范围有限。相反，需要通过与酿酒酵母的其他不同菌株杂交来引入基因变体，Borneman说，例如在非洲棕榈酒和其他环境分离物的天然发酵中发现的那些。例如，用于酿造日本饮料的酵母带有葡萄酒和啤酒酵母中没有的基因。这些基因使酵母能够合成他们自己的微量营养素生物素供应，而不是依靠其食物来源中提供的生物素。

除了作为酿酒师选择用于发酵和菌株开发的酵母品种的资源外，基因组序列还为许多类型的遗传实验提供了平台，包括可以将特定基因变体与特定风味或发酵特征联系起来的全基因组测试。“我们希望更好地了解酵母将使我们能够针对特定用途定制这些生物，就像我们已经培育了几千年来更好的驯化植物和动物品种一样，”Borneman说。

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