前例のない研究で、カンピーナス州立大学 (ユニキャンプ) の科学者とその協力者は、酵母の DNA の詳細な画像を得ることができました。 出芽酵母 バイオエタノールを分析し、生産プロセス全体にわたるその変化を視覚化します。この情報は、より安定性と予測可能性を提供し、最終的にはすべての生産者の願望である収量の向上に貢献します。

これは、さまざまな生物を分離することなく、特定の環境からのサンプルに含まれるすべての遺伝物質を分析する技術であるメタゲノム分析などの新しい技術の使用のおかげで可能になりました。 結果は次のとおりでした。 出版された レビューで G3: 遺伝子、ゲノム、遺伝学。

ブラジルで操業している約 400 のバイオリファイナリーでサトウキビを発酵させて燃料用エタノールを製造する大規模プロセスでは、微生物による汚染が避けられません。 酵母ですが、 出芽酵母 サトウキビの種類が優勢であるため、生態系はサトウキビの種類や栽培条件、気候条件などの要因の影響を受けます。 さらに、特定の酵母が他の酵母に自然に置き換えられることは、理由が理解されないまま行われます。 たとえば、新しい酵母が鳥や昆虫などの媒介物によって外部環境から持ち込まれたかどうかは不明でした。

仕事で、 ファイナンス FAPESPによると、食品工学部（FEA-Unicamp）とハーバード大学（米国）の研究者らは、2つの生産シーズン（2018年と2019年4月から11月）にわたって、2つのバイオリファイナリーにおける酵母菌数の動態をモニタリングした。

科学者らは、メタゲノム解析技術を使用し、実験室でこれらの植物の約 150 クローンの配列を決定したことに加え、2018 年に発表されたヨーロッパの研究に依存し、1,000 株以上の植物の配列を決定しました。 出芽酵母系統樹を構築します。

「DNA は指紋のようなものです」と彼は説明します。 アンドレアス・ゴンベール、FEA-Unicamp の教授、研究著者。 「そのおかげで、アルコール発酵中に存在する微生物を特定することができました。」

「侵入菌株の存在や発酵の非無菌的性質にも関わらず、バイオエタノールのすべての菌株が木の同じ枝にグループ化されている、つまり、それらはすべて関連しており、次のものに属していることがわかりました。アルコール発酵の媒体。 おそらくこの理由から、プロセスの主要な指標は 2 つの生産シーズンを通じて非常に安定したままになっています。 »

研究された 4 つのシナリオは異なっており、再現可能なモデルがないことも観察されました。 そのうちの 1 つでは、生産期間を通じて存在するすべての株が初期株の 1 つに由来しています。 もう 1 つは、侵入してきた系統が人口を引き継ぎ、最初の系統を追い出してしまった場合です。 もう 1 つの重要な観察は、同じバイオリファイナリーにおける 2 つの連続する生産期間間の差異は、2 つの異なる産業単位間で観察される差異ほど顕著ではないことです。

次のステップ

これらの結果に基づいて、研究者らは酵母の動態をより詳細に理解したいと考えています。たとえば、各バイオリファイナリー内の発酵環境で各菌株がよりよく生存できるようにするには、どのような適応が必要でしょうか? なぜ他の人たちは消えてしまうのでしょうか？ プロセスを汚染するバクテリアなどの外部要因の影響は何ですか?

「これを行うために、酵母の DNA だけでなく、プロセスを汚染する細菌の DNA にも投資し、2 つのダイナミクスを相関させたいと考えています」とゴンベール氏は説明します。 それをアルコール発酵の生態といいます。

記事 ブラジルのバイオエタノール生産における酵母集団の動態 で読むことができます: https://academic.oup.com/g3journal/advance-article/doi/10.1093/g3journal/jkad104/7189769。

FAPESP代理店 / ジュリア・モイオリ

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