深入人们生活的“细胞魔法师”--酵母菌

山东农业大学百奥微生物科技协会

酵母菌是一类常见的单细胞真菌，属于真菌界子囊菌门或担子菌门，形态呈圆形、椭圆形或圆柱形，比较常见的菌属有酿酒酵母菌属、念珠菌属和繁殖酵母属。它们在自然界中广泛存在，常见于含糖丰富的环境(如水果、花蜜等)。

酵母菌是一类兼性厌氧微生物在氧气足够的情况下进行有氧呼吸，彻底分解葡萄糖生成二氧化碳和水，；在缺氧的情况下，进行发酵，产生乙醇和二氧化碳。酵母菌在呼吸过程中，优先利用单糖，部分菌种可分解淀粉或纤维素。

酵母菌的应用

1.食品工业

·酿酒:

·酿酒酵母将糖转化为酒精(葡萄酒、 啤酒、白酒)。

·不同菌株影响风味(如比利时啤酒酵母产生独特酚类物质)。

·烘焙:

·发酵产生二氧化碳（CO2）使面团膨胀，酒精在烘烤中挥发。

·发酵食品:

·酱油、味噌、腐乳、酸奶(与其他微生物协同作用)。

2.生物技术与医学

·作为模式生物（模式生物(Model Organism)是指被科学家广泛用于研究生命现象、遗传机制、疾病机理或进化规律的一类生物）用于遗传学、分子生物学研究。

·生产酶制剂、维生素、抗生素等。

3.能源与环保:

·利用酵母菌发酵生产生物燃料(如乙醇)。

酵母菌的研究进展

1.合成酵母基因组的完成

国际科学家团队在2025宣布完成酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)全部16条染色体的从头设计与合成(Sc2.0计划)。通过CRISPRD-BUGS技术修正遗传错误，新菌株可在高温和甘油碳源条件下生长，显著提升了代谢工程潜力，为生物制药和可持材料生产奠定基础。在探索过程中，团队还发现了一项重要的科学现象:将遗传标记置于不确定基因区域附近，对关键基因的表达有意想不到的干扰， 尤其是在铜代谢和细胞分裂等重要生理过程的调控上。这一发现不仅为未来的基因组工程开拓了新路径，更为其他生物体的设计原则提供了至关重要的参考。

2.脂质合成效率提升

中国科学院近代物理研究所联合兰州理工大学，利用重离子辐射和基因编辑技术优化酵母代谢途径。通过增强ALD4基因表达，乙酰辅酶A水平提高17.1%,脂质产量提升20.1%, 该研究使得酵母等微生物在复杂工业化场景中的发酵性能显著增强，也为生物制造、微生物新菌种资源等方面的研究提供了有力的支撑。

3.甲醇生物转化

毕赤酵母作为甲基营养型酵，被用于甲醇高效利用。周雍进团队开发的透导型编辑系统，使工程菌株在20g/L甲醇培养基中脂肪醇产量较传统菌株提高1.3倍。该研究为其它非常规酵母的基因编辑效率强化提供全新的调控策略，同时也为巴斯德毕赤酵母高效利用甲醇合成高附加值产物的工业生产提供优势底盘菌株。

酵母菌在自然界中扮演着分解、共生、、修复、调控等多重角色，连接了生态系统的能量流动和物质循环，同时人们利用酵母菌生产食品、生物燃料为生活服务。而研究酵母菌不仅是探索生命本质的窗口，更是连接基础科学与实际应用的桥梁。从揭示真核细胞机制到推动食品工业革新，从疾病治疗到环境修复，酵母菌的研究持续推动科技创新与可持续发展。其简单性与功能多样性的结合，使其成为跨学科研究的核心对象，未来在合成生物学、精准医学等领域的潜力将进一步释放。