不仅仅是面包和啤酒:国家酵母培养收藏

人类历史上已知最早的文字记录了制作面包和啤酒的食谱，这两种面包和啤酒都是用酵母制作的，还有砖的价格——多年来，我们在讨论房地产价格时对食物和饮料的喜爱似乎没有改变。

酿酒酵母，即酿酒酵母，在我们每天消费的数十亿种产品中广泛存在，但这些古老的单细胞真菌即将成为现代的定义生物。酵母可用于生物精炼，以制造运输用的生物燃料，以及用于各种医疗和工业过程的平台化学品。此外，酵母是合成生物学新兴领域的关键模式生物，经过工程改造甚至重建的人工菌株可能在未来制造燃料、食品和药物。

“石器时代不会因为我们用完了石头而结束，石油时代也不会因为我们用完了石油而结束。我们会找到更好、更可再生、更环保的制造燃料的方法，酵母有大量的基因来做到这一点，”伊恩·罗伯茨博士说，他是国家酵母培养收藏(NCYC)的馆长，总部设在食品研究所，接受BBSRC的战略资助，总部设在诺维奇研究园。

“我们正在寻找的是酵母作为一种使能技术。最终目标是，未来的学生将编程酵母基因组，就像现在的学生编程计算机应用程序一样。”罗伯茨说。

NCYC着眼于未来——例如，它是合成酵母2.0计划的一部分——但它也服务于工业当前的需求:为世界各地的酿造和生物技术公司识别、DNA测序和保存价值数百万美元的4000多个纯参考样本。这种知识水平和行业技能基础使其成为bbsrc资助的国家能力，而不仅仅是一个设施。

NCYC甚至可以通过帮助小啤酒厂使用在液氮中储存了几十年的老酵母菌来复活传统的麦芽酒配方，从而深入研究过去。这满足了人们对“怀旧啤酒”日益增长的需求，支持了英国数十亿英镑的酿酒业以及日益重要的农村经济领域。

文化俱乐部

酵母收藏始于1948年，当时英国酿酒商意识到酵母培养物的价值，并将其安全存放。罗伯茨估计，在NCYCs目前的收藏中，有4-500种来自啤酒酿造商的菌株，例如，包括来自嘉士伯啤酒厂的原始酵母——嘉士伯啤酒厂。

NCYC随后演变为更广泛的收藏，并于1981年转移到IFR，收集能够逃避传统食品防腐剂的食品腐败酵母。1999年，这些藏品成为英国国家文化收藏(UKNCC)的一部分，UKNCC是为了协调英国国家微生物收藏的活动而建立的——在细菌、藻类和病毒世界中也有类似的微生物收藏。

所有这些收藏品对英国的生物经济都至关重要，2012年，NCYC成为了bbsrc资助的国家能力，巩固了对其继续其核心活动并扩展到新项目的支持。罗伯茨说:“国家能力使我们能够在现有能力的基础上推出各种产品和服务，因此除了提供身份识别和安全存款等服务外，我们还可以开展许多其他以研究为导向的活动。”

这些操作包括使用先进的DNA测序技术进行鉴定和测序服务，这些技术在内部和附近的基因组分析中心(TGAC)均可获得。“如果一家公司发现了一种有趣的新酵母物种，或者存在某种特定污染物的问题，即使我们不能告诉你它是什么，我们也可以用DNA测序方法告诉你它与什么最相似。”

NCYC还可以安全保存有价值的菌株(参见“保存，计数和运输酵母”)。例如，当酵母被使用时，它们会自然进化，例如将糖转化为酒精，并且突变会潜入真菌的DNA。这些突变可能会影响代谢过程，从而为某些啤酒提供独特的风味，因此NCYC可以存储该菌株的主参考版本。通过这种方式，公司可以安全地存放不同的菌株，以防基因漂移、盗窃或事故。

NCYC收集经理克里斯·邦德说，NCYC在收到一家被洪水淹没的啤酒厂的请求的同一天就分发了一个安瓿瓶。“我们把酵母供应给马斯顿啤酒公司，他们可以在另一个地方继续酿造，最终重新补充原来的啤酒厂。”

邦德能够做到这一点，是因为收集的主要部分保存在-196°C的液氮中，这有效地使酵母进入一种停滞状态。它们可以在那种状态下停留几十年，并在几天内复活，然后分发到世界各地。样品在无菌玻璃安瓿中冷冻干燥，但它们也可以提供活培养物，并被送往中国、美国、澳大利亚和欧洲大部分地区。

除了存储和其他服务，NCYC还扮演着信息中心的角色。它提供了关于特定菌株代谢的糖的建议，以及如何维持大量遗传资源的收集，以及如何将它们提供给其他研究团体，从大学到主要的工业啤酒商或生物技术初创企业。bet188真人罗伯茨说:“我们不供应的国家可能并不多。”“酵母是信息包，人们需要知道每个基因组中有什么应用，它们发酵什么糖等等。”

连锁反应

酵母的现代应用是在工业生物技术中，NCYC活动的一个关键焦点是利用酵母生产燃料和化学品。为了做到这一点，他们将不同的菌株送入位于IFR现场的先进实验生物精炼厂，将小麦秸秆和废弃生物质等农业食品废物基质中的糖代谢为液体运输生物燃料。

研究人员热衷于扩大酵母可以使用的基质的范围，并使它们更加坚固。例如，这是因为当麦秸被分解时，会释放出大量的化学抑制剂，从而减缓有益的代谢反应。罗伯茨说，用于酿造的菌株不能在高度可变的生物质的更严格的环境中工作，所以他们正在寻找不同的酵母菌菌株，或将它们组合使用，可以克服这些抑制剂。

他们还在寻找可以代谢海藻等物质的酵母，这种酵母不需要在农田上生长生物量。罗伯茨解释说:“海藻是一种可能的资源，它是可再生的。”“已经建立了转化为生物乙醇的农场，一种可以更有效地转化为生物乙醇的酵母可能会产生重大的经济影响。”

同样在IFR工作并领导生物炼制研究项目的Keith Waldron教授说，人们也越来越关注酵母从不同的基质中可以产生什么新化学物质。“我们最初的工作集中在乙醇生产上，现在我们正在与NCYC合作，探索生产平台化学品的潜力，利用酵母收集中的生物多样性。”

基因妖怪

酵母还处于创造工程生物和全新微生物类别的最前沿。2009年，遗传学家、人类基因组计划的先驱克雷格·文特尔(Craig Venter)揭示了他所说的世界上第一个合成生物:他的团队将一个细菌的基因组转移到酵母中，通过改变甲基(影响DNA的使用方式)对其进行修饰，然后移植到另一个细菌中。然后在2011年，另一个团队用DNA测序重新创造了部分“人工染色体”的酵母。引入的DNA含有一种可以打开或关闭的“扰乱”元素，这将导致更多的突变酵母，以寻找更适合制造某些化合物和代谢物的突变酵母。

由BBSRC和EPSRC资助的合成酵母2.0项目现在的目标是建立一个完整的酵母基因组，这是第一次在真核生物(非细菌)生物体中进行尝试。罗伯茨说:“作为BBSRC国家能力的一部分，我们正在为管理和分发合成酵母提供建议。”“NCYC团队还建立了广泛的工业酵母用户网络，他们计划在此基础上确保与这一主题相关的科学进步迅速转化为经济影响。”

合成酵母2.0是一个主要的项目，由来自英国、美国、中国和印度的合作者在世界各地的大学进行合作。每个团队负责构建16个酵母染色体中的一个，这些染色体组成了完整基因组的6000个基因。

Roberts说NCYC还与1002酵母基因组项目密切相关，该项目由Gianni Liti博士和尼斯癌症与衰老研究所的同事共同领导，旨在测序和组装1002宫颈葡萄球菌菌株的整个基因组，将酵母的物理属性能力(表型)与其基因序列联系起来。

罗伯茨说:“在这个项目中，我们有额外的责任，帮助寻找、识别和选择新的分离物，以供1002项目使用。”“我们试图从尽可能多的自然种群中获取资源，并根据性状变异和精细的系统发育多样性进行选择。”

酒吧的生活

酵母在解决现在和未来的问题中起着不可或缺的作用，但这并不意味着传统的用途已经被遗忘。人们的口味发生了变化——人们越来越少购买在20世纪80年代被认为是高级的欧洲大陆拉格啤酒。相反，随着小型“微型啤酒厂”的建立，英国传统啤酒的销量有所增长，这些啤酒厂生产的产品较少，但往往是优质产品。

作为这一运动的一部分，传统的麦芽酒爱好者们在被称为“怀旧酿造”的过程中，回顾过去，重新酿造旧啤酒，为此他们需要当时使用的酵母，这就是NCYC可以帮助他们的地方。

罗伯茨说:“人们对这些啤酒的再生越来越感兴趣。”“我们没有古代啤酒，但我们有用来酿造古代啤酒的酵母，而且酿酒业的配方通常仍然可用。因此，如果他们有配方，我们有酵母，他们就可以把两者结合起来，创造出适合市场的啤酒。”

尽管喝啤酒会让人联想到在乡村酒吧里带着狗和猎枪的圆润红脸的家伙，但现代的现实却并非如此——从伦敦到莱姆里吉，啤酒是时尚人士的新兴饮品。啤酒饮用量的增长抵消了酒吧关闭的趋势，以及英国人均酒精摄入量的整体下降。考虑到英国的酿酒业是一项价值数十亿英镑的产业，这意味着仅酵母这一国家资源的价值就值得一喝。