对啤酒酵母的最深入研究揭示了人类所利用的多样性

几千年前，随着人类将野生动植物驯服成牲畜和农作物，他们对陶醉的嗜好也导致他们无意间驯化了一种隐藏的文明力量：酵母。

如今，酿酒酵母已成为全球饮食文化的基石。酵母使面粉变成面包，含糖饮料变成啤酒和葡萄酒。但是最近的研究表明，酿酒酵母并不总是单独起作用。科学家发现，啤酒是最受欢迎的啤酒类型，是由酿酒酵母和其野外表亲欧亚烟酒的混合物生产的。数百年前，这种混合动力车就进入了德国啤酒厂，并启动了一个价值数千亿美元的产业。

现在，从最深入的角度来看这些酵母的多样性，威斯康星大学麦迪逊分校的科学家揭示了啤酒，葡萄酒和苹果酒瓶中令人眼花complexity乱的复杂性。通过对100多个杂交酵母的基因组进行测序，研究人员发现了7种不同的酵母种类组合，其中许多与独特的发酵饮料相关。一些酵母是多达四种的杂种。

该研究小组还发现了一些发酵酵母最确定性状的遗传基础。可以使脆脆，味觉淡淡的lager发酵，这些酵母可以在更大的发酵温度下生存，并且丢失了产生时髦香气的基因。其他类型啤酒的类似丁香的风味恰好取决于分配较大菌株的那些基因。

新的基因组数据库将使研究人员能够进一步研究促成这些多样饮品的许多微妙特征。通过在实验室中生产新的杂种，科学家可以开发发酵饮料的新功能。

威斯康星大学麦迪逊分校的遗传学教授克里斯·托德·希廷格(Chris Todd Hittinger)和研究生奎因·兰登(Quinn Langdon)共同领导了这项研究。Hittinger实验室与西班牙，法国，葡萄牙和阿根廷的研究人员合作完成了这项工作，该工作于10月21日发表在《自然生态与进化》上。

在过去的几十年中，研究人员和啤酒酿造商越来越意识到许多啤酒酿造酵母的杂种特性，但很难确定其真正的多样性范围。Hittinger的实验室在2011年通过首先分离野生的e。Subayanus来推动该领域的发展，该S. eubayanus与国产酵母杂交，是生产大型啤酒必不可少的。

在当前的研究中，Hittinger和Langdon分析了数十个以前发表的酵母基因组并测序了新菌株，他们从家庭酿造商店中采购了其中的一些，这些商店出售可以产生世界经典啤酒风格的品种。其他酵母是在野外分离的，或直接从包括酒和苹果酒在内的发酵饮料中分离出来的。

大多数杂种只有两个亲本，但有些则有三个甚至四个亲本。当前的研究使已知的三重和四重杂交数量翻了一番。优先在冷发酵葡萄酒和比利时啤酒中发现一些杂种，而其他则来自香槟和苹果酒。大多数是从大型啤酒中分离出来的。

较大型发酵酵母与其他酵母之间的主要区别是产生刺激性香气，这种香气是由称为苯酚的化学物质产生的。这些味道可能类似于香料或丁香，并且在某些啤酒中是理想的，研究人员发现在许多非贮藏啤酒菌株中完整的负责任基因。啤酒缺乏这些香气，使它们具有明显的酥脆风味。

研究了两个主要的较大啤酒谱系-酿酒酵母和欧亚酵母的杂交体-研究人员证实，它们缺乏这些关键酚的功能基因。但是研究小组发现，萨斯和弗洛伯格这两个血统，以不同的方式失去了基因。尽管弗罗堡酵母保留了一个关键基因的破碎版本，但萨兹酵母却完全失去了这两个必需基因。

希廷格说：“酵母菌到达了相同的终点，使它们获得了酥脆的口感，但是它们到达酵母菌的具体分子机制却有所不同。这表明它是一个非常重要的驯化性状，”希廷格说。

研究人员发现，所有酿酒酵母的父母均来自三个主要的，以前驯化的酿造啤酒或葡萄酒的血统。当这些驯化的菌株与它们的野生表亲相遇时，杂种就形成了，它们全部来自北半球。尽管驯化的酵母菌已经可以成功地进行发酵，例如能够完全消化常见的糖分，但野生伴侣却做出了自己的贡献。

最值得注意的是，绝大多数杂种从野生酵母亲本而不是从驯养的酿酒酵母那里继承了线粒体基因组(一小段DNA，驱动细胞内的能量产生)。Hittinger实验室的最新研究表明，野生的线粒体基因组可以使酵母在低温下发酵，就像那些喜欢酿造啤酒的酵母一样。

兰登说：“这是一个正确的地方，恰当的时机，这些野生种群能够与驯养的酿酒酵母相遇。”“然后，他们从每个父母的重要特征中挑选出自己的发酵环境。”

一组杂种根本没有酿酒酵母亲本。这些酵母是密切相关的物种S. eubayanus和S. uvarum的组合。它们是从最多种来源中分离出来的-在葡萄酒，苹果酒，啤酒，水果和环境中都发现了菌株。由于产生刺激性香气，啤酒厂通常被认为是污染物，这些野生杂种也可能是产生某些饮料风格独特风味的关键。

总体而言，研究人员发现证据表明，几千年来酿酒商，酿酒师和苹果酒生产者的选择已经利用了酿酒酵母属的广泛多样性来开发世界上独特的发酵饮料。

希廷格说：“我们已经了解到更大的酵母如何散发出不良的香气。”“现在，我们开始更多地考虑要在啤酒中呈现的风味的遗传基础。”

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