《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Genomic features, metabolism, and biotechnological applications of Candida tropicalis and other non-albicans Candida species
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由酵母从农工副产物生产生物基产品是推进循环生物经济的关键策略。虽然酿酒酵母属物种仍然是主要的工业酵母，但它们同化乳糖、戊糖和甘油的能力有限，以及对木质纤维素衍生抑制剂的敏感性，限制了它们在以工业副产物作为发酵培养基的生物过程中的高效应用。相比之下，几种非白色念
由酵母从农工副产物生产生物基产品是推进循环生物经济的关键策略。虽然酿酒酵母属物种仍然是主要的工业酵母，但它们同化乳糖、戊糖和甘油的能力有限，以及对木质纤维素衍生抑制剂的敏感性，限制了它们在以工业副产物作为发酵培养基的生物过程中的高效应用。相比之下，几种非白色念珠菌物种展现出广泛的底物利用能力和增强的对工业胁迫的耐受性，使其成为农工残余物生物转化的有吸引力的候选者。本综述批判性地审视了有前景的非白色念珠菌物种（包括热带假丝酵母、近平滑假丝酵母、维斯万斯假丝酵母、大豆假丝酵母和麦芽假丝酵母）在基因组、代谢和生理学表征方面的最新进展。重点放在基因组规模代谢模型（GEMs）、碳同化途径、胁迫响应机制以及旨在生产高附加值化合物的代谢工程方法上。通过识别当前的成就、知识空白和生物技术瓶颈，本综述强调了这些酵母作为循环生物经济框架内可持续生物过程新兴平台的潜力。
基因组特征
非白色念珠菌酵母的组装基因组通常大小为12至15 Mb，通常为二倍体，染色体对数为7到9对。不同物种存在非整倍体导致的染色体数目变异，例如热带假丝酵母（C. tropicalis）有7对染色体，而近平滑假丝酵母（C. parapsilosis）的分离株染色体对数可在7到9之间变化。截至2026年3月，GenBank中不同物种的可用基因组数量差异显著，其中近平滑假丝酵母和热带假丝酵母的基因组表征更为充分。目前缺乏关于这些酵母在生物技术应用中基因组动态变化（如胁迫条件下的染色体数目改变）的最新研究。
基因组规模代谢模型
目前仅有三种念珠菌属物种重建了基因组规模代谢模型（GEMs）：热带假丝酵母、白色念珠菌（C. albicans）和近平滑假丝酵母。热带假丝酵母的iCT646模型是利用KEGG和BRENDA数据库开发，并经手动校正元素平衡和亚细胞定位。通量平衡分析表明，与酿酒酵母（S. cerevisiae）相比，热带假丝酵母的脂肪酸、乙酰辅酶A（acetyl-CoA）和辅因子周转率显著更高，糖酵解产生的丙酮酸池主要流向脂肪酸生物合成。通量变异性分析指出，脂质积累所需的NADPH主要由磷酸戊糖途径提供。针对二元羧酸（DCA）生产的模拟显示，除了中断β-氧化外，还需减少脂肪酸向从头合成的通量以提高产率。
生理学与代谢
生长条件与碳源同化
所分析的念珠菌物种能同化多种来源于农工副产物的主要碳源，包括半乳糖、木糖、纤维二糖和甘油，但其发酵能力因物种而异。热带假丝酵母表现出最广泛的底物利用谱，已在涉及木质纤维素生物质的生物过程中得到广泛探索。麦芽假丝酵母（C. maltosa）和维斯万斯假丝酵母（C. viswanathii）则因其同化疏水性底物的能力而突出，适用于烃类丰富副产物的增值。
代谢：特征与调控
少数研究关注非白色念珠菌物种碳代谢的调控，尤其是与抗真菌活性相关的烃类和芳香族化合物代谢。近平滑假丝酵母具有复杂的芳香族化合物同化系统，由转录因子Otf1p和Gtf1p分别调控3-氧代己二酸（3-OAP）和龙胆酸盐（GP）途径，该过程伴随β-氧化、乙醛酸循环、过氧化物酶体生物发生和抗氧化机制的诱导。热带假丝酵母对正十六烷的转运是一个依赖能量的主动过程。此外，这些酵母在应对抑制剂（如糠醛、酚类和乙酸）时，会引发代谢重编程以维持细胞内氧化还原稳态，表现为氨基酸、三羧酸循环有机酸、脂肪酸和糖类的显著变化，以及NADH/NAD+比值的升高。
生物技术应用与代谢工程
热带假丝酵母
糖醇的生产
热带假丝酵母是木糖醇生产中最成熟的非白色念珠菌平台。大量研究利用甘蔗渣、玉米芯、稻壳等农业副产物的木质纤维素水解液进行木糖醇生产。关键趋势包括：通过适应性实验室进化（ALE）和菌株筛选提高对抑制剂的耐受性；采用解毒、预适应等策略优化工艺性能；以及通过代谢工程手段，如敲除木糖醇脱氢酶基因（XYL2）、异源表达NADPH再生系统等，实现超过100 g/L的木糖醇产量。
生物燃料的生产
热带假丝酵母可用于生产乙醇和生物柴油原料油脂。耐热菌株被用于甘蔗渣水解液的乙醇生产。在油脂生产方面，该酵母能利用淀粉废水或混合糖（葡萄糖和木糖）积累脂质，通过过表达转录因子CtRRAP1可将脂质含量提升至37%（w/w）。结合ALE、常压室温等离子体诱变（ARTP）和荧光激活细胞分选（FACS）等技术，获得了能在45℃下生长且脂质积累能力增强的菌株，用于玉米秸秆的同时糖化和发酵（SSF）过程。
二元羧酸的生产
通过代谢工程改造热带假丝酵母生产二元羧酸（DCA），包括长链二元羧酸和己二酸。策略包括：利用无标记基因组编辑系统敲除肉碱乙酰转移酶（CART）基因以减少β-氧化，并过表达细胞色素P450及其还原酶，使DCA产量提升至32.84 g/L。通过敲除酰基辅酶A氧化酶（AOX）基因，己二酸产量达到12.1 g/L。此外，调控脂肪酸转运蛋白CtFat1p和CtPxa1p的表达水平也能影响DCA产量。利用油脂捕集器废弃物作为底物，通过优化补料速率和pH，可获得约35 g/L的DCA。
其他代谢物的生产
热带假丝酵母还被工程化为生产高价值特化化学品的平台。通过共表达优化的α-葎草烯合酶基因与内源法尼基焦磷酸（FPP）生物合成途径，并过表达限速酶，实现了4,115 mg/L的α-葎草烯产量。基于tRNA的多重引导RNA（gRNA）平台被开发用于CRISPR干扰（CRISPRi）系统，通过沉默ERG9基因增加了β-胡萝卜素的生物合成。通过将酶区室化至过氧化物酶体、截短关键酶等策略，工程菌株产生了1,425.76 mg/L的cembratriene-ol（CBT-ol）。通过调节铁代谢提高异源木糖酸脱水酶活性，并结合辅因子再生途径的过表达，实现了4 g/L的1,2,4-丁三醇产量。最近，通过新型连接子和支架介导的组装调控工具，并结合多重基因敲除，工程菌株在5 L补料分批系统中达到了36.9 g/L的(?)-α-红没药醇产量。
