综述：关于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和脂肪嗜好酵母（Yarrowia lipolytica）适应性实验室进化的比较研究：机制理解、生物技术应用及工业前景

《Microbial Cell Factories》：A comparative review of adaptive laboratory evolution in Saccharomyces cerevisiae and Yarrowia lipolytica: mechanistic understanding, biotechnological applications, and industrial prospects

　　

摘要

适应性实验室进化（Adaptive Laboratory Evolution, ALE）是一种在酵母菌株开发中非常有效的技术，它有助于理解微生物的适应性，并培育出适用于工业生物技术的强健菌株。适应性突变使菌株能够承受工业生产过程中遇到的各种压力因素，如高乙醇浓度、温度波动、氧化应激、高渗透压以及抑制物的存在。酿酒酵母（S. cerevisiae）通常与高产乙醇能力和抗逆性相关联，而脂肪分解酵母（Y. lipolytica）则主要在脂质积累以及利用甘油和废油等非传统碳源方面具有互补的优势。ALE在工业上的应用包括生产生物燃料、脂质、有机酸和增值生化产物。这些应用通过创新的管理方式实现了废物流的循环利用，从而加强了生物经济的循环性原则。因此，ALE成为分析基因型-表型关联的多功能平台，促进了工业生物过程中的可持续性和经济可行性。本文对酿酒酵母和脂肪分解酵母中的ALE进行了比较和全面的研究，总结了进化原理、菌株特性、机制理解及其适应性意义，并讨论了ALE在工业和生物技术应用方面的进展。最后，文章还指出了未来的发展方向，强调了自动化、标准化、机器学习、基因组规模建模以及CRISPR介导的理性工程技术的整合，以缓解主要瓶颈，使ALE更加稳定和可扩展。