利用可再生纤维素原料生产燃料乙醇是国内外研究的热点。乙醇工业生产过程中酿酒酵母受到多种环境胁迫条件的影响,包括高浓度乙醇和纤维素水解液中的抑制物等,其中乙酸是纤维素水解液中含量较高的抑制物。胁迫耐受性好的酿酒酵母不仅细胞活性高保证正常生长和乙醇产量,还可缩短发酵周期、降低生产成本。因此,选育高胁迫耐受性的酿酒酵母对提高乙醇发酵效率非常重要。本课题组前期研究发现,添加硫酸锌可以提高絮凝酵母的环境胁迫耐受性,且在乙醇连续发酵过程中,添加硫酸锌的酵母Sod1p、Grx5p、Ycr102cp等酶蛋白表达上调,但这些蛋白在纤维素乙醇生产抑制物耐受性方面的影响还没有深入研究。本论文研究了SOD1、GRX5及YCR102C三个关键酶基因过表达对酿酒酵母乙酸耐性及抑制剂存在条件下胁迫耐性的影响。结果表明,过表达GRX5、YCR102C的重组菌株在含有5g/L乙酸、5mMH2O2、10%乙醇的平板中及42℃高温条件下生长优于对照菌株,而SOD1过表达菌株在添加锌离子后耐性才高于对照菌株,推测锌添加可提高SOD1酶活性。其次,在5 g/L乙酸胁迫条件下进行乙醇发酵,过表达SOD1, GRX5及YCR102C的重组菌株发酵时间均比对照菌株明显缩短。同时,过表达GRX5及YCR102C菌株的不同抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及谷胱甘肽过氧化物酶等酶活性分别提高50.7%、34.5%、158%以及6.3%、47.4%和16.0%。同时,在该条件下过表达GRX5及YCR102C都影响了金属离子的吸收,胞内K及Fe含量均得到提高。另外,研究了过表达GRX5及YCR102C对模拟纤维素水解液发酵的影响,结果显示,重组菌株GRX5-Sc4126的乙醇产率提高了61.4%,达到0.62 g/L/h,且过表达菌株比对照菌株具有更快速还原糠醛及5-HMF的能力,糠醛全部消耗时间从对照菌株的84 h缩短到48 h,5-HMF从96 h缩短到60 h：重组菌株YCR102C-Sc4126的乙醇产率提高了36.8%,为0.52 g/L/h,且过表达菌株降解糠醛及5-HMF的时间均缩短了24小时。对YCR102C过表达菌株中关键基因的表达水平与含有空载体的对照菌株进行了比较分析,发现过表达YCR102C的重组菌株中在乙酸胁迫条件下和无胁迫的对照条件下转录调控基因STB5表达均上调,表明过表达该未知功能基因影响了关键转录因子的表达水平。本论文研究结果表明,过表达SOD1, GRX5和YCR102C可用于选育胁迫条件下发酵性能良好的酵母菌株。研究结果为进一步研究胁迫耐性相关基因的作用机理,选育胁迫耐性良好的工业乙醇酵母,提高纤维素乙醇发酵效率提供了参考。