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我國科學(xué)家在釀酒酵母生態(tài)和群體遺傳學(xué)研究方面取得新進(jìn)展
點(diǎn)擊次數(shù)：484 發(fā)布時(shí)間：2012-11-14
在發(fā)酵工業(yè)中廣為應(yīng)用的釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），也是一種在生命科學(xué)研究中常用的模式生物。由于其較清晰的遺傳背景、相對(duì)較小的基因組、完善的基因組和功能基因組學(xué)研究積累、明確的有性生殖循環(huán)等優(yōu)勢(shì)，除分子生物學(xué)領(lǐng)域外，正在成為比較與進(jìn)化基因組學(xué)、生物地理學(xué)、群體遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)和物種形成與演化機(jī)制等研究領(lǐng)域的模式生物。然而，我們對(duì)這種也許是被研究得zui為透徹的真核微生物在自然界中的生態(tài)分布和群體結(jié)構(gòu)仍然所知甚少。以前的研究主要基于實(shí)驗(yàn)室和人工環(huán)境菌株，真正的野生菌株很少涉及。因此，我們對(duì)S. cerevisiae的遺傳多樣性、馴化群體的起源與演化及人工選擇對(duì)其表型和基因組變異的影響等基本問題很難進(jìn)行充分的闡釋。
近幾年來，中科院微生物研究所真菌學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的白逢彥研究組對(duì)S. cerevisiae在自然界的生態(tài)分布進(jìn)行了大規(guī)模調(diào)查，從分布在不同氣候帶、人工干擾程度不同的環(huán)境，包括人跡罕至的原始森林中，采集了數(shù)千份樣品，使用特殊的選擇性分離方法，成功分離出大量釀酒酵母菌株。進(jìn)而對(duì)99株代表性菌株進(jìn)行了群體遺傳學(xué)、分子核型和有性生殖隔離等方面的研究。結(jié)果表明，S. cerevisiae在自然界中廣泛分布，且存在明顯的種群分化；與預(yù)想結(jié)果相反，樹皮、森林土壤和腐木等樣品的S. cerevisiae分離率均比各種果實(shí)樣品的更高。野生S. cerevisiae存在清晰的群體結(jié)構(gòu)，從測(cè)序的野生菌株中識(shí)別出了8個(gè)獨(dú)立的演化譜系（CHN I-VIII）。來自原始森林的譜系（CHN I-V）位于演化樹的底部，且已發(fā)生顯著的遺傳分化；而來自次生林、果園和果實(shí)的譜系（CHN VI-VIII）與工業(yè)應(yīng)用（馴化）譜系一起，位于演化樹的上部，且群體分化程度較低。這一結(jié)果顯示了S. cerevisiae從原始森林，到次生林，人工環(huán)境，再到工業(yè)發(fā)酵過程的演化路徑。原始森林譜系一般為自交群體，具有不同的分子核型，并已產(chǎn)生一定程度的生殖隔離；而人工環(huán)境譜系存在更多的遺傳重組事件，人為因素促進(jìn)了其群體間的雜交。與以前群體遺傳和群體基因組學(xué)研究中應(yīng)用的，被認(rèn)為已代表了S. cerevisiae遺傳多樣性的一批菌株相比，我國菌株的遺傳多樣性指數(shù)高出近1倍。這一結(jié)果顯示中國，或者東亞，可能是S. cerevisiae的起源中心。此外，該研究還在S. cerevisiae群體結(jié)構(gòu)的塑造因素和葡萄酒及清酒馴化譜系的起源等方面，提出了新觀點(diǎn)。
上述研究已發(fā)表于Molecular Ecology （21: 5404–5417, 2012），期刊并在同期為本篇論文配發(fā)了一篇評(píng)論（Perspective）。評(píng)論指出，這一研究大幅度地提高了我們對(duì)釀酒酵母菌多樣性的認(rèn)識(shí)水平，并將大大提升我們對(duì)其生態(tài)、馴化和演化等方面的研究能力。
來源：中科院