威斯康星大学麦迪逊分校和大湖区生物能源研究中心(GLBRC)的科学家已经找到了将常用的工业酵母菌株将植物糖转化为生物燃料的效率几乎翻倍的方法。新设计的“超级酵母”可以提高制造乙醇，特种生物燃料和生物制品的经济效益。
虽然酿酒酵母几个世纪以来一直是面包和酿酒酵母的首选酵母，但它对使用它从纤维素生物质如草，树林或植物非食物部分生产生物燃料的研究人员提出了独特的挑战。世界着名的微生物非常擅长将植物的葡萄糖转化为生物燃料，但却是一个挑食者，忽略了植物的木糖，一种五碳糖，几乎占所有可用植物糖的一半。
“为了使纤维素生物燃料在经济上变得可行，微生物需要能够将植物的所有糖类(包括木糖)转化为燃料，”GLBRC研究的首席研究员和威斯康星大学麦迪逊分校副研究员Trey Sato说。
在PLOS遗传学杂志上发表的一项研究中，佐藤和他的GLBRC合作者描述了特定基因突变的分离，这些突变允许酿酒酵母将木糖转化为乙醇，这一发现可以将木糖从废物转化为燃料来源。为了揭示这些基因突变，研究人员不得不解开数百万年的进化，弄清楚是什么导致酿酒酵母首先在饮食习惯上变得如此有选择性。
首先，Sato及其同事给酵母选择了类似于晚餐吃胡萝卜的选择，或者根本没有吃任何东西，用木糖包围酿酒酵母，直到它重新评估其对木糖的厌恶或死亡。佐藤及其同事花了10个月和数百代的“定向进化”，包括联合通讯作者，威斯康星大学麦迪逊生物化学教授罗伯特兰迪克和威斯康星大学麦迪逊分校遗传学教授奥黛丽加施创造了一个可以发酵木糖的酿酒酵母菌株。
一旦研究人员分离出他们命名为GLBRCY128的超级酵母，他们还需要准确了解进化是如何发生的，以便复制它。Gasch将Y128的基因组与原始菌株进行了比较，梳理了每个基因的大约5,200个基因，找到了导致适应行为的4个基因突变。为了验证他们的发现，研究人员手动从亲本菌株中删除了这些突变，产生了相同的结果。
佐藤说，这项工作可以促进各种生物燃料的研究。通过发布Y128的技术，研究人员可以将其自身用于将其应用于新的生物质预处理技术或不同的植物材料。“科学家们不需要让他们的研究适应我们在这里所做的过程，”他说。“他们可以采取我们的技术并制造自己的压力。”
未来的研究还可能关注超级酵母在创造特种生物燃料和生物产品方面的潜在强大作用。
“我们希望利用这种应变，制造更高级的分子，可以进一步转化为喷气燃料或异丁醇，脂类或柴油等燃料，”佐藤说。“如果我们知道如何更好地代谢碳，包括木糖，理论上任何人都应该能够重新连接或改变代谢途径，以生产各种生物燃料产品。
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