細胞內維持穩(wěn)定的pH值對機體發(fā)揮正常功能至關重要，如酶反應的進行、蛋白質折疊和功能發(fā)揮都依賴于細胞內pH。當外界環(huán)境pH很低時，會使細胞內pH降低，導致細胞的生長和代謝受到嚴重抑制。為了研究低pH對釀酒酵母生長和酒精發(fā)酵的影響，并進一步探討釀酒酵母應對葡萄汁低pH脅迫的響應機制，本試驗從12株釀酒酵母中篩選出3株對低pH值具有不同耐受性的菌株Freddo、BH8、N°7303，通過前期試驗確定了4個對釀酒酵母生長和發(fā)酵影響程度不同的pH值：4.50(釀酒酵母生長和發(fā)酵適宜的pH)、3.00和2.75(對釀酒酵母生長和發(fā)酵會產生一定程度抑制的pH)、2.50(對釀酒酵母生長和發(fā)酵會產生嚴重抑制的pH)，研究了這4個pH值對挑選出的3株菌的生長和酒精發(fā)酵的影響。進一步以低糖模擬合成培養(yǎng)基為研究體系，以pH4.50為對照，研究了這3株酵母乙醇、甘油及其主要編碼基因在低pH脅迫下的變化、及HOG/MAPK途徑關鍵激酶Hogl的編碼基因及其調控基因FPS1，3個弱酸脅迫抗性基因HAA1、PMA1和PDR12對低pH脅迫的應答反應，同時比較研究了BH8穩(wěn)定期接種到低糖模擬合成培養(yǎng)基中及BH8對數期接種到模擬合成培養(yǎng)基中相關基因對低pH脅迫的應答反應。
主要研究結果如下：
1.12株釀酒酵母菌株中，菌株Freddo低pH耐受性最強，BH8次之，N°7303最弱；在研究的pH范圍內，pH4.0-5.0是酵母生長和發(fā)酵最適宜的pH范圍，而pH≤3.0酵母會受到低pH脅迫。在選定的4個pH值中，pH2.75和2.50比pH4.50和3.00對酵母生長和發(fā)酵產物影響更大。低pH延長了酵母的遲滯期，降低了累計失重，延緩了總糖的消耗速度，增加了最終產物中乙酸和甘油的產量，降低了最終產物中乙醇和L-琥珀酸的產量，提高了3株菌對數期細胞中過氧化氫酶活性和CTT1的基因相對表達水平。
2.在低pH脅迫下，3株菌的乙醇和甘油產量均隨脅迫增強而降低；菌株BH8在模擬合成培養(yǎng)基中乙醇的產量低于它在低糖模擬合成培養(yǎng)基中的產量，但甘油產量高于它在低糖模擬合成培養(yǎng)基中的產量。
3.從基因相對表達水平來看，ADH1在3株不同低pH耐受性的菌株中的相對表達水平均隨pH脅迫增強而下調。GPD1、HOG1、FPS1、HAA1、PMA1和PDR12在對數期細胞中的相對表達水平與菌株的耐酸性相關，在同一株菌中保持較好的一致性：菌Freddo各樣品中6個基因在pH3.00-2h或2.75-2h時相對表達水平最高(PMA1除外)，菌N。7303較恒定且較低，菌BH8在pH2.50-2h時極高，而在其它處理下較低。在穩(wěn)定期細胞中，FPS1、HAA1、HOG1和PDR12在低pH脅迫時的相對表達水平顯著低于pH4.50時的表達，而GPD1和PMA1在各樣品中差異不大。在模擬合成培養(yǎng)基中，除GPD1隨pH脅迫增強而上調外，其余基因在各樣品中的相對表達水平差異均不大。論文依據3株對低pH具有不同耐受性的菌株對低pH值的反應，討論了釀酒酵母應對葡萄汁低pH脅迫的響應機制，推測釀酒酵母對低pH脅迫的響應既存在一般脅迫響應，又存在特定的酸脅迫響應，既遵循典型的弱酸脅迫響應機制，同時還存在其它的脅迫響應機制，具體機制有待進一步研究。
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