糖的跨膜转运是生物发酵过程的首要步骤,在酵母细胞中,是由一系列糖转运蛋白共同完成的。浓醪条件下糖的低效转运一直是工业发酵生产的限速步骤,因此,从优良的工业菌株中发掘高效的糖转运蛋白并对其高效转运机理进行研究显得极为重要。产甘油假丝酵母是一株集高效耗糖、生长快速、糖转化率高、能够进行浓醪发酵等诸多优点的工业菌株,但对其糖转运蛋白在高糖浓度条件下的研究仍然处于空白。本研究以产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)为研究材料,发现其具备突出的发酵糖利用能力和发酵性能;基于隐马尔科夫模型从产甘油假丝酵母基因组中筛选出14个糖转运蛋白候选基因并预测它们所编码的蛋白具有11或12个跨膜结构;通过在己糖转运蛋白缺陷的酿酒酵母中回补表达,鉴定出5个具有功能的糖转运蛋白CgHxt1-2、CgHxt4-6,并发现CgHxt4能够在低、高浓度葡萄糖下均保持高效的糖转运功能;进一步基因敲除、功能验证发现,产甘油假丝酵母中不同的糖转运蛋白分别在不同的葡萄糖浓度下发挥主要作用,其中,敲除CgHXT4会严重抑制菌体在高葡萄糖浓度下的生长。利用qRT-PCR考察产甘油假丝酵母糖转运蛋白基因的相对转录水平,发现不同糖转运蛋白基因的转录不同程度地受到糖浓度和渗透压的调控,其中CgHXT4的转录受高糖和高渗透压诱导,其诱导表达需要转录调控因子Hog1的参与;融合荧光蛋白亚细胞定位分析发现,糖浓度能够不同程度调节糖转运蛋白在翻译后修饰水平上发生泛素化介导的内吞,其中CgHxt4的内吞程度较弱,对糖浓度的变化也并不敏感。进一步与酿酒酵母高效糖转运蛋白比较,CgHxt4具备突出的高浓度糖转运能力。荧光亚细胞定位结果显示,CgHxt4在高浓度葡萄糖的发酵过程中,能够稳定地结合在细胞膜上以持续发挥糖转运功能,该特性是其高糖浓度下高效转运葡萄糖的重要因素。对CgHxt4保守基序YYX(T/P)中的特异位点N329进行定点突变分析发现,特异位点N329是CgHxt4高效糖转运性能的关键位点;同时,三维结构显示位于通道入口处的N329位点上稍长的亲水性氨基酸残基可能可以更好地与糖分子结合,有利于诱导葡萄糖至糖转运蛋白的底物通道中。利用CgHxt4高效糖转运性能,在酿酒酵母模式菌株中过表达CgHXT4,实现在高浓度葡萄糖条件下加快重组菌的生长、耗糖和乙醇生产速率。本论文关于产甘油假丝酵母己糖转运蛋白转运效率、表达调控、结构功能关系等研究,初步阐述了产甘油假丝酵母己糖高效跨膜转运的机理,为提高生物发酵生产效率提供技术支持和理论指导。