Nghiên cứu di truyền học một số tính trạng có ý nghĩa kinh tế của nấm men SACCHAROMYCES SPP

Cho non, càc phòng Ibi nghiem Irèn Ihé giói vàn khòng ngùng nghién cuu de co thè chù dong tao ra dudc càc noi nàm men co khà nang lao ra nhiéu san phàm hdn va de dàng hdn trong viec thu

no CTIA( ) DUC VA DAO TAO

DAI HOC <^UÓC GIÀ HA NÓI TRUÒNG DAI ÌIQC KIIOA HOC TU NlIII-iN

^; + H: +

LE n i A N I l L A M

L ^-^^^

NCIUEN COU DI TRIIYIÌN HOC MOT SO TINH rUANC

CO Y NGHIA KINH TÌ> C:ÙA NÀM MEN SACCHAROMYCES spp

('luiycii iigctnh : Di triiyén hoc

Mìi^ò : 1 05, 06

LUAN AN PHO riEN Sì KHOA HOC SINH HOC

Ngiròi hiróng (Ùuì Khoa hoc: GS.PTS Le Diuli ÌAUUìg

MDCLUC

Traiig

M('5 DAU l

A J Ó N G Q U A N T À I L I E U 3

NAM MFÌN Saccharomyces VA VÀN DE DIÉU KIllfìN DI TKLiYfliN

MOT SO riNH TRAN{ ; CO Y N( JHlA KINH n i 3

I DAC DIl'iM SINH HOC VA CIA TRI KINH Tft CUA NAM MHN

Sarrharomyccs spp 3

> , y

I 1 Dac diéin sinh hoc eoa nàia nicn 3

I 2 Già h'i kinli tè ciìa nàrn nien 8

II DirRUYÌÌN l l O C M O r S O ITNiriRANG KINinfìTi NAM MliN 9

y

ILI Tinh trang hinh thài tè bho 9

IL 2 Tinh trang chiù elhanoL 11

IL 3 'linli trang chiù nhiéL 13

IL 4.1 ini] liang chju man 14

IL 5 'lình bang diròng boa tjnh bòt, 15

IL 6 Tinh Irang chuyen boa càc loai diròng 20

FIL CÀC PLRJCJNG PHAPTAO RA NÓI NAM MEN MÓL 21

IJLLLai, 2!

y

Ili I L Nguyèn tao chung 2 (

HI 1.2 Càc phudng pliàp lai 22

I1L2 Dung l'idp té bao bau 23

y T

II 1.3 lìièn nap va ADN tài to hdp 24

IV MOT' SO THÀNH TTlU VÌi VIBC TAO GIONf ; NAM MEN 27

r> VÀTLlEll VA PHirONGriIAP 31

I, V/vrLlfì(J 31

I I f 'ac nói nfim men 31

L 2 Hoachàt tinh khiét

L 3 May nxóc

I 4 Càc loai inòì tnròng nuòi cay,

IL PHUdNGPIIÀR

ILI < 'àc^ phudng phàp vi sinh vai hoc

L I Phàn lap dong thuan

l 2 Phàn lap nàrn nien

1 3 Lap dò Ibi chuan

L 4 Xàc diiìh sinh khói

1 5 Xàc dinh khà nang Icn men

I (\ Xàc dinh ixrong nrdu co irong dich lén men

1 7 Xàc dinh khà nang diròng boa tinh boi

1.8 Xàc dinh khà nang chiù nhicl

1 9 Xàc diidi khà nang chiù pll Ihàp

1 IO Xàc dinh khà nang chili con

L 1 1 Xàc djnh khà nang chiù muòl

2 Càc phifdng phàp di truycn hoc

2 L Tàch bào tu' bang loaL

2.2 Vi thao tac

2.3 Lai bào boa

2 Dung hdp té bào ttàn

C K È T QUA VA TIIÀO l.UAN

L DJIJU TRA SINLI MUC VA PIIÀN 'LlCtl DI 'LRllvlìN M<>'l\SO

TINH TRANG CO Y NGIHA KINH if^CUA NAM MBN

Saccharomyces sj'jp

LI Khà nang sinh bào lu'ci.iacàc nói nàm men

I 2 Khà nang song sòl cùacàc bào tu Uìcli ra itrcàc noi nàm men

1 5.Khà nang chiù nhié» dò cao (42 "(') ciia nói nàm men TH-,- 30 ''>4

L 0 Khà nang chiù pH (hà() ( pll 2)onanòì nàm nìcnTII ,-30 56

1 7 Khà nang tich luy sinh khòicua nói nàm men 'IH ^ -30, 57

IL N(U1IHN Cl'm 'LAG GIONG NAM M1!N MÓL 58

ILI Lao gióng nàm men bành mi co vó tè bào móng 58

II.LLSddòlaL 60

IL 1.2 Thu nhàn nói lai mang gcn rpnjì lai bang mày vi Ihao làc 64

IL 1.3 So s'ành khà nang Icn men du'òng lich hly sinh kliòi ginn

nói lai va cha me 65

IL I L So sành khà nane lao sinh khói ^iùa nói nàm men lai many L'cn

s y

rpuiì vói nói cha me Irong dicu kién san xuàf 66

IL2 Nghicn ciiu lao giOng nàm men cliiu con 67

11,2.1 Cài lao di Iruyén nói nàm men dùng trong san xuàt ru'du vang 68

IL2.1 L Sd dò làch dòng le bào 68

11.2.1.2 Kiém fra khà nang chin con cuacàc thè phàn ly ban dàu 70

IL2.1.3 Khà nang chiù con cuacàc Ihc phàn ly duoc chon làn I 71

1L2.1.4 Khà nang chiù con ciia càc the phàn ly dirdc chon ò làn 2 72

1L2.L5 S(Ulòlai 75 IL2.1.6 So sành khà nang chju con, lén men va khà nane tich luy

sinh khòi gifra nói lai vói noi nàm men ban dàu ( V'IT ) 75

IL2.2 Tao giòng nàm men cho san xuàl con va niróc giài khàt co ga 78

IL2.2.L Kct qua thu nhàn càc nói nàm men lai bang mày vi thao làc 78

n.2.2.2 So sành khà nang Icn men khà nang lich luy sinh kliói

girra càc nói nàm men lai vói cha me 79

y y

IL3 Nghién etili tao giòng nàm men ;S' cerevisiae

co khà nang duòng boa (inh bòi SI

IL3.1, Chuyen gcn duong boa linh hot \\\ S diaslalicus vào he vyn

dia S cerevisiai' bang phcp lai bào boa 82

LL3 LI, Sd dò lai bào boa ?.?

11.3.1.2 So sành khà nang du'dng boa tinh bòt, khà nang lén men

va khà nang tich liiy sinh khòi gifia nói Uù vói nói cha me 84

11.3.2- Tao giòng nàm men co kha nang diróng boa linh hot bang

ky tlmat dung hdp tè bào tran 84

lL3.2.LSddodunghdp 85 1L3.2.2 Khà nang hinh thành tè bào Iran 85

y rt 11

11.3.2.3 Két qua cua càc phép dung hdp 86

11.3.2.4 So sành khà nang chiù nhiéL chiù niuòi, khà nang diròng boa

linh hot, kiiià nang lén men va kha nang tich luy sinh khòi

gifra càc thè dung bop va cha me 87

1) KÈT LUAN VA \Àl N<^HL 91

D TÀI LIÈU THAM KHÀO 92

Saturateci hybridization : L,ai bào boa

l'bcrmallolcreintcharactcr : Tinh irruig chiù nhiet

y

HalololeranI chracler : Linh trang chiù man

L>lhanol tolerantchm*acter : Tinh ir^uìS! chiù con

Acid tolerant chaiacter : Linh trang chiù axit ( pH thàp ) Biomas's accumulation character: Tinh trcmg tich luy sinh khòi Mating-type : Giói linh

MO D.'VIJ

y s y V

Khòng co nhóm vi sinh vai nào lai gàn lién vói tién bc; va su phòn

vinh Olia loài nguòi hdn là nani men Day chinh là nhónr vi sinh vai quan

li'ong nhàt dà dudc con ngiròi sur dung Irong san xuàl va trong nghién cihi

khoa hoc Theo tài Uèu quòc le (1984), càc san phàm tir nàm men chiém gàn

70 % long so càc san phàm còng nghé sinh hoc trén toan thè gidi Ve phifdng

dien nghién ciiu khoa IK)C, nàm nìcn chinh là dòi tudng tlìuàn tién de nghién

N y V - y T •>

cufu nhiéu vàn de ed ban lién quan don sinh vai nhàn chuàn nhu sit hiéu hién

ciia gen, sir sao chép ciia ADN , sir chuyen cho, càu triic cua nhiém sàc ihè,

Cd che nguyén phàn va giarn pbàn Co thè nói nàm men là dòi tiVdng quan

trong bac nhàt ciiacòng nghé sinh hoc bien dai [16, 115, 116, 117 J

NgUdi la Ihày ràng, nàm men nói riéng va vi sinh vai nói chung Iham

chi con bién dòi thuòng xuyén hdn cà càc san phàm do chung tao r a Chinh

> y y

vi thè ma tirxira dén nay, con ngudi khòng nginig lua chon, tao ra nhffng nói

khàc nhau, tùy theo tìrng miic ctich su* dung Ngày nay, phudng phàp lua

chon co dinh hiróng - nghia là tao ra càc diéu kién nuòi cày va mòi truòng

dac biet ( nhir nhiet dò cao, dò man cao, àp suàt thàm Ihàu cao ) de chon

I9C nhung nói fhich hdp - dà din;Jc sir dung ò niróc la va irèn thè giói [ 20, 22,

3 1 , 3 3 , 4 5 , 5 1 , 5 6 , 8 5 , 9 3 , 1 0 8 , 1 1 3 ]

Tuy nhién, néu chi tién bành phàn lap va giù giòng thi khòng thè thoa

man nhu càu ngày càng làng ciia san xuàt va nghién ciru khoa hoc [ 13 ] Mat

y y V V v

khàc, cho dén nay trén thè gidi chua co nhiéu còng hinh nghicn cuu ve di

truyén hoc càc tinh trang chòng chiù ò nàm men Con ò Viét nam, càc còng

trinh nghién cuti theo hiróng phàn tich di tiuyén càc linh trang chòng chiù va

tao giòng xmi\ men bang càc phiTdng phàp di iruyén hoc cung chi dang d gim

doan buóc dàu [ 6, 8, 10, 11, 12, 17, 79 ) Viét nam lai là nuóc nhiet ddi, co

thdi tiét nóng àm kéo dai nhiéu Ihàng tiong nam; co khu he vi sinh vat vò

cùng phong phu; cho nèn viec duy ni ditdc nhCrug diéu kién mong muòn

fiong suòt qua tiinh san xuàt ( chàng han, bao dcun de nhiet di) lén men luòn

luòn ò 28 ° - 30 °C; bay bào dàm vò tiimg d ì o qua irinh Icn men ) là khà

y •} y

tòn kéin Cho nén, vifc nghién cihi de tao ra nói nàm men mang nhfrng

•J y ' •> ' y

phàm chat qui già, chàng han vita co kha nang tich luy sinh khòi cao, vira co

khà nang chiù nhi?t cao chinh là càcli de giàm bót Iòn kém do phài dùng

nude de giai toa nhiet dò sinh ra trong qua tiinh lén men; liay ncu co du^dc

y V y »v y * ^

nói nàm men chiù con cao, chiù pH thàp Ibi sé han che dUdc sir nhiém cua vi

khuàn la tir ben ngoai vao mòi tjirdng lén men Nhàtn gop phan nghién ciru

vé su kiém soàt di truyén dòi vói mot so tinh tiang co y nghia kinh té d nàjn

men nhir chiù nhiet do cao, chiù con cao, chiù man cao, chiù pH tliàp, tich

luy sinh khòi, lén men càc loai dirdng de tao ed sd cho nghién ciru tao giòng

nàm men hfm ich cho san xuàt, chiing tòi da lién hfuih de tài: Nghién cvtu di

con cao :14 -16 % v/v , do man cao : 3 % NaCl w/v, pH thàp : pll 2 ) va mot

SO tinh trang co y nghia kinh té truc tiép ( kha nang lich Iny sinh khòi, lén

men duòng, ) ò mot so nói nàm men nhap noi va phàn lap ò Viét nam

2 Nghién ciiru cài tao di Iruyén nhfrng nói nàin men dùng trong san xuàt

men bành mi, san xuàt con vàsiui xuàl rirdu vang ; dong tliói nghién ciVu vice

t _ y

chuyen gen diròng boa tinli bòt vào nam men Saccharomyces cerevisiae

A TONG QUAN TAI LIEU

NÀM MEN Saccharomyces VA VAN DE Difeu KHlfìN DI TRUYÉN

MOT SO TINH TRANG CO Y NGlflA KINH TÉ

Saccharomyces la nliTrng vi sinh vàt nhàn chnàn don giàn nhàt co qua

V y • » •< y y T

liinh hihi tình dièn hinh Nhò vày, chùng là dòi tUdng rat thuan Hèn de

nghién culi nhirng van de cua di truyén hoc dai cudng va nhàt là di truyén hoc

piiàn liVcùacàc sinh vat bàc^ cao Saccharomyces chinh là dòi ludng sinh vai

dudc^ nghién cùru rat day dù vé mat di truyén hoc Ilàng tiàm gen co nlnTng

chut nang khàc nhau dà dufdc dinh vi trén ban dò di tiuyèn gòm 17 nhiém sàc

thè Thèm vào do, Sacclìaroniyces cung chinh là dòi tUdng quan Irong cua

nhiéu ngành san xuàt trong còng ngliiép vi sinh v^t : san xuàt men bành mi,

làm con, làm nrdn, làm bia, san xuàt càc che phàm enzym, san xuàt prolcin

don bào, che bién càc phu phàm dàu boa Ngày nay, di tiuyén hoc nàm men

bao gòm cà di truyén hoc kinh dién va di tru)/cn hoc bién dai dà tró thành mot

linh virc rong lón cua Di truyén hoc Vi sinh vai hoc va Sinh hoc phàn tu Cùr

hai nàm mot làn lai co nhfrng hoi nghi quòc tè ve Di huyèn hoc va Sinh hoc

nàm men dUdc tii^u tap [ 4, 16, 116, 117 ] Trong khuòn khò cua lu?n àn này

chùng tòi xin de cap Aèn càc Ihòng fin lién quan dén mot so dac dièm sinh

hoc, già \x} kinh le va viec diéu khién di Iruyén cùa mot so tình trang co y

nghia kinh fé ciìa nàm men Saccharomyces spp

1 DAC DIBM SINH HOC VA GIÀ l^RI KINH TÈ CUA NAM MRN

Saccftaromyces spp

Nàm men là sinh vat ddn bào , nhàn chuàn ( eukaryotic ) le bào cua chùng co dang hinh tròn bay ovan va Ihiròng co kich tluróc 5 - IO ^r Nàm

^ 1 y ^ y ^ '1 y y

men co nhCmg dac diém hàp dàn khién cho co thè tìén bành càc thi nghiem vói chùng nhanh chóng va de dàng nhir dòi vói càc sinh vai nhàn sd ( prokaryotìc ) Triróc hcK chùng sinh Iriróng rat nhanh, co Ihòi gian nhàn dòi ngàn ( khoang 2 gid ), Co nghia là, bang nghin khuàn lac cua nàm men co thè dudc nuòi cày trén càc (fia pclri tiong khoang hai ngày Thu hai, nàm men

co bò mày di truyén nhò ( chi lo hdn he gcn cùa E.coU khoang 4 làn, va nhò hdn he gen cùa té bào dòng vài co vù kho^uig 200 làn ) ( hinh 1 )

10' IO' IO' IO' IO'

Hinh 1: Ilàm ludng ADN cùa mot tè bào

Thi'r ba, n^uii men la dòi tirdng AXxc Net thuan tién de phàn tich rli irnyén vi

càc pha ddn bòi va linìng bòi irong chu liinh song là rò ràng va co the dicu

khién dirdc Nhirv^y, nhà nghién cmi co thè de dàng Ihu dUdc càc dot hién

lan khi sir dung càc tè bào ddn bòi Con phcp lai fò hdp di Iruyén, còng cu

càn ban cùa nhà di truj'én hoc , co Ihé dirdc Ihirc hién mot càch de iììmg nhò

lai hai die dot bién ddn bòi khàc nhau de lao rarnot thè krOng bòi [ 16, 115,

117, 129]

Nàm men Saccharomyces co nhiet dò sinh Iriróng tòi mi trong khoang

27*' (! dén 33 " C va pH lói uu là 4,5 dén 5,5 l e bào phàn chia Ihco càch

này chói; giai doan sinh dmlog tlm'óng là hrOng bòi Trong nhurrg dicu kién

y s y ^ f

mòi Iru'dng nhàl dinh thi té hao luclng bòi phàn chia giam phàn de lao Ihànli

niuig bào tir chua bòn bào tir ddn bòi 'Luy nhien cung co Ihc quan sài ihày càc

nang chua it hcsn ( 1 - 3 bào tur ) bay nhiéu hdn (5 -8 bào tu ) TrUóng hdp il

hdn 4 bào tu co Ihé là do vài nhàiì khòng \\v<m\ già vào qua trinh hinh Ihìuih

hao tu', hoac hai nhàn lao thanh mot bao tu" Con nang co cima nhiéu h<in 4

bào tu co thè xuàt hién do co fhcm mòi làiì phàn chia nguyén phàn san khi

phàn chia giàm phàn hoac chùng co thè dudc hinh tjiành tu càc té bào mang

hai nhàn luOng bòi [ 4, 27 114, 115 ] 'Lrong nuÒi truòng dinh duòng iJiòng

thiróng, càc bào tir ddn bòi sinh Iriróng va Ihiròng giao két vói nhau tùng dòi

mot de tao Ihànb càc hdp tir luóng boi San dò, càc hdp tir này tièp lue sinh

san vò tình theo càch này chòi de lao thành càc dòng hróng bòi 'Lhóng

tìnròng, tè bào ddn boi nhò hdn, co tlang hinh càu, co khà nang giao phòi va

khòng sinh bào tu'; con tè bào liròng bòi thi lo hdn, co hinh ovan, khòng co

khà nang giao phòi va co khà nang sinh bào tir Ngirói la dà biél co il nhàt 5

gen kiém soàt qua trinh giàm phàn ò nàm men ; con càc giai doan riéng biél

cùa qua trinh hinh tlìành hào tu'do 19 gen kiém soàt | 58, 61, 114, 121 ] Khi

nuòi cày làu dai trong phòng thi nghiem, khà nang giao phòi cùa nói ddn bòi

v y 'ì ^ y y y f

giàm nhiéu va cuòi cùng co thè clan dén hàt thu ^'m dot bién ò gcn giói linh

hoac Cile bién dòi d càc gcw sua dòi kiém soàt sir giao \s\\h\ chinh là nguyén

nhàn cùa hién tu*dng dò Tuy nhién, ciìng co nhOng nói don bòi c(^ (he duy tri

dirdc khà nang giao phòi trong mot Ihòi gian dai Khà nang giao phòi cùa càc nói naiTi men lièn quan chat che dèn khà nang tìét ra pheromon giói tình de làm ngi^rng qua tiinh phàn bào Chùng co ban cliàt là oligo|)eptìt f 27, 48, 55, 64]

Dua vào càch hinh thành thè lurdng bòi trong chu trinh song ma nàm men dirdc chia lànri hai loai : nàm men dòng lan va nàm men di tan ( hinh 2 )

Hinh 2: Chu trinli song cùa Saccfuirornyces

Nàm men di tan là loai nàm men ma thè liròng boi dirdc tao Ihành do sir giao phòi cuacàc bào tir hoac té bào ddn bòi co giói tình khàc nhau , n bay a Nam men dòng fan là nàm men ma sir giao phòi co Uié xày ra gifra hai bào tur

y y v y v y ^ - v

bay hai té bào Aon boi bàt ki Chinh vi tìié ma khòng thè duy tii dUdc tiang

tìiài ddn boi ò loai nàm men này Gidi tinh cùa té bào ddn bòi do mot locut MAT kiém soàt Locut MAT co thè mang mot trong hai alcn MATa bay

y N ^ y > J y

MAT a Trong càc nói nàm men dòng lan, càc tè bào chuyen dòi giói tình a

sang gidi tình a va ngirdc lai mot càch thiròng xuyén d càc thè he lién tìép

MAT nam càch tàm dòng 60 kb trén nhành phài cùa nhiém sàc tlié so III, con

càc ban sao khòng boat dong cùa MATa bay MAL a nàm lai càc locai

y O ' » ' y v

HMR va HML d hai phia cua MAT Su cluiyèn dòi giói tình dudc bài dàu

bang su* càt bò ADN lai MAT bòi HO endonuclea7.a Trinh lu ADN tai

MAT bi phàn hùy vàdirdc Ihay thè bang mot ban sao cùa mot trong hai locut

1.2 Già tri kinh té ciia nani men Saccharomyces

Hdn 6000 nàm triróc day, ngiròi Ai cap dà bièt làm nò hot mi bang nàm men co hong khòng khi 1 ham chi triróc dò nCra, ngiròi Summarian dà khàc lén bia dà phirdng phàp lén men de làm con Ngày nay, nàm men dà dUdc sir

dung ò qui mò còng nghièp hién dai San ludng nàm men bang nàm cùa

Uié giói dal gàn hai trieu t^in; con cùng vói càc san phàm ihu dudc tir qua tiinh lén men co sur dung nàm men dat hdn hai tri^u tan va Idi ich do nò mang lai lén dén bang nghin tiieu dò la [ 116, 125 ] 'Irong qui mò còng nghièp, nàm men dudc siV dung trong 3 linh virc chinh chinh day ( bang 1 ) Bang l Cac ùng dung còng righiép cùa nam men [ 116]

lliànli phan tè bào

Nam men Hdp chat Ildp chat San phàm

khò cao phàn tu chiét ed sa

Cac san phàm tiét

TiAing tac

enzvui -Cd chat

-Tinte an -Lipit -Coenzym -Axit amin -Bia - Sùdung sfla

già sue -piolein - Vitamin -Ririn - Rudii vang (K.fragìUs)

- Iliùc àn - Pyriinidin - Rildu manh - Su dung tinh

hot (qui trinh -Prcìtein -emanol de Symba )

ddn bào làm nhién - San xnat

lièo Mallotrioza

Cilycerol ( S.in'amni )

• CO

8

Ph^im vi ùmg dung cùa nàm men bao gòm càc ngành san xuàt chinh nhir sau:

- Còng nghièp san xuàl men bàtih mi

- Còng nghièp san xuàt con, rirdu vang va niróc uòng co con

y T

- San xuàt càc san phàm dinh dmlng cho nguòi va thùc àn già sue

- San xuàt vitamin, axit amin, axit nucleic

Gan day, nàm men con dudc sur dung de che hién dàu boa [ 3, 4, 19 ]

Sd di nàm men co dirdc nhùng ihig dung ròng rài nlnr vay là do chùng

co khà nang chuyen boa vira nluuib chóng vùra co hiéu qua càc loai du'dng Ihành con va CO, ( vi du nhir càc loai dudng co trong dich chiét ngiS eòe, dich nho, sfra , ) Co thè nói, nàm men là " dure vaC dirdc nuòi irong Jàu ddi nhàt [ 4 , 116]

1 D l T R U r i ^ N HOC CUA MOT SO f l N H TRANG

CO t N(}HÌA KINH lÀ à NAM MEN

II 1 Tinh trang hinh thai te bao

0 nàm men, quan he giCra hinh tìiai té bào va sir hién dòi trong vó té

bào dac bici rò ràng trong su chuyen dòi tu dang '' fé hào nàm men'' sang dang '* gi/j khuàn ty" va ngudc lai Hinh dang tè bào ro ràng là dudc xàc dinh bòi tac Aong qua lai cùa càc boat dòng diéù boa va càu trùc cua té bào

Nghia là su xuàt hién cùa mot dang tè bào cu thè chàc chàn phài là do su tUdng fàc cùa càc ed che biéu hi?n cùa gen, ed che kiém soàt chu trinh phàn bào, càc qua hinh sinh tòng hdp càc tìiành phàn vò té bào Khi nghién cim

CO 35 gen khàc nhau kiém tra qua trinh này 'Luy ràng, dot hién d càc gen

khàc nhau gay racàc dang té bào khàc nhau , nhung \^i cà dot hicn dò déu

ành huóng dén càu tiùc cùa vó té bào Dot bién gay ra dang ''già khuàn ty" chinh là loai dot bién ành hudng dén cau triic vàchuc nang cùa vó tè bào Nò gay racàc^ Ihay dòi vé hinh thài va thành phàn boa sinh cua vo tè bào d càc nói mang chùng Nhin chung càc the dot bién "già khuàn ly" dòn co vò fé bào móng hdn , man càm hdn dòi vói nói killer, chua nhiéu lipit va duóng iuabinoza hdn Cho dèn nay, ó phòng tìii nghiem cùa bò mòn Di truycn hoc, truòng Dai Hoc l o n g Hdp Pelersburg ( Nga ) ngirói la xàc dinh dUdc 6 gen

y •)

lan khòng ben két gay ra dang **già khuàn ly", U'ong dò càc gen rpm 1 - rpmi (lo Le Dinh Ludng va còng su [ 138.1 39, 140 ] xàc dinh con càc gen rpm 4

- rpm 6 do t^ic giàJI.o^X.-^Mr.f 137 ] xàc dinh Thèm vào dò, ngirói la cùng

dà xeic djnh dudc là gen rjvu2 va gcn rpm4 nàm trén nhành phài cùa nhiém

sàc thè so IV [ 133, 134 J Con càc nhà nghién cihi ó phòng tlii nghiem Hoà

-Sinh va Ly Sinh, truòng Dtù Hoc Long Hdp lowa ( My) thi Aì\ xàc dinh

ràng co dot bién ò 14 locut gen khòng ben két khàc nhau gay ra datìg ''già

khuàn ly" ò nàm men Saccharomyces cerevisiae [ 25, 35, 46, 49, 114 ]

Rò ràng nàm men Saccharomyces làmò hinh di truycn hoc rat hàp dàn

de nghién cùru càc ed che kiém soàt hinh tìiài té bào [ 26 | Mat khàc, nàm men sinh san nhanh chóng , té baò cùa chùng lai chua nhiéu vilaiìiin va axit amin khòng Ihay thè, bàm ludng prolcin chièm lói 50% Irong ludng khò Cho

non, càc phòng Ibi nghiem Irèn Ihé giói vàn khòng ngùng nghién cuu de co

thè chù dong tao ra dudc càc noi nàm men co khà nang lao ra nhiéu san phàm hdn va de dàng hdn trong viec thu nhàn càc san phàm cùa càc linh vuc

san xuàt khàc nhau (.) Viét nam, nói nàm men lai mang gen rpm I ( rough

pseudo myceìUum ) gay ra vò móng dà dudc ùrng dung vào san xuàt men

bành nù va da tìiu dudc két qua tòt [ 3 , 5 ]

10

FI.2 Tmh trang chiù ethanol

Sacclìiiromyces tìuiòc loai sinh vat nhàn chuàn co khà nang ehm con

cao nhàt Chung co thè moc dudc Irèn mòi Irudng chua 8 - 14 % ( vA^ ) con

Khà nang chiù con ò nhrrng nói khàc nhau là khàc nhau va do nhiéu gen

kiém soàt Tuy nhién , ngUdi la da thày co nhiéu gen ành hudng dèn su phàn

bào khi co mat cùa con trong mòi truòng So \\X(5ng cùa nhung gen lìày d

nhùTng nói khàc nhau khòng nhu nhau (!ho nén viec lai càc nói don boi

khàc nhau , lai nói ddn bòi vói nói luóng bòi co thè tao ra dudc nói lai

ludng boi , da bòi co khà nang chju con cao hdn so vói nói cha me Ngoai

ra, phudng phàp gay dot bién ( dùng làc nhàn dot bién LIV, diethysulphat ) va

dung hdp té bào tran cung dà dudc sir dung de tao racàc nói co kha nang chiù

con cao hdn | 3 1 , 38, 39, 57, 66, 81, 112, 126 ] Vói phudng phàp chon Ice

bang càch thay dòi pH khi nuòi cày lién tue, Ihay dòi diéu kién h boa cua mòi

truòng nguòi tacQng thu dUdc nói nfuu men ben viTng hdn vói con [ 71 ]

Thém vào dò, nguòi ta con àp dung niQt so phUdng phàp khàc de nàng khà

nang chiù con cùa nàm men Irong qua hinh lén men, nhu cho tìicm mot so

phuc chat chua N vao mòi tiUdng , hoac bò sung ed chat dàn dàn vào mòi

U'iròng Irong suòt qua trinh lén men Panchal va Slcwait | 100, 101 ] dà

^ ^ y n y '^ y

chung minh ràng viec tàng ap suàt Ihàm thàu do nòng dò ed chat cao sé ngàn

can viec tìét elhanol tu té bao ra mòi truòng, do dò làm cho tè bào hi doc va

giam toc do lén men Mot giai phap khac dà dUdc mig dung Ihành còng de

làm giàm làc dung doc hai cùa con irong qua irinh lèn men là: ó giai doan ban

dàu, ngUdi la sU dung nàm men co kha nàng chòng chiù àp suàt thàm Ihàu de

y V > ^ ^ ,

lén men Aèn 5 - 7% ( v/v) con, sau do mói ho sung nàm men chòng chju con

de lén men tìép lue [ 72, 100, 101 ] Mòi nhàn tò khàc là nbiét dò cung ành

hUdng dén tình chiù con cùa nàm men Nguòi ta thày ràng, nbiét dò lén men

cao se làm lang làc dung co hm cùa con dòi vói khà nang song cùa té bào

V y v

DÒ là vi khi nhi^t dO lén men tang lén thi se làm tàng su tìch luy con noi bào,

Hdn nfra, nhiet do lén men tàng cao sé làm dìrng som qua tiinh lén men

™- 7 V y

Nghia là gay ra s\r lèn men khòng tiièt de (con nhiéu ed chat chua lèn men sót

lai trong mòi truòng ), vi tìic ma tao ra nòng do con Uiàp hdn du kién [30, 70,

7 3 ]

Diéu dàng chu y là ban Ihàn con cung co làc dung ire che, tìiam chi gay

chét dòi vói té bào nàm men NgUdi la cho ràng con làc dòng lèn té bào nàm

men tìiòng qua viec pha hong ADN tì Uié NgUdi ta dà chuyen tì thè tu' nói

nàm men rudu vang chiù con sang noi nàm men d trong ])hòng thi nghiem

khòng chiù con làm cho càc nói nhàn co khà nàng chòng chiù vói con cao

hdn [ 32, 70, 107, 127 ] Khi so sành kha nàng chóng chiù con cua nói nàm

men S cerevisae kièu dai vói tìié dot bién hu hong ca 3 gen kiém soàt

y y

proleaza khòng bào ( dot bién pcp 4.3 ) Sugden va Oliver [ 118 ] dà thày

ràng : ò 25"" C, cà hai nói déu moc nhu nhau trén mòi trUÒng co chua 0 - 8%

( vA' ) con Nhung trong khoang 30 - 38 C thi cùng mot do con dà gay Uc

' •" , n '> "* * t y

che manh hdn dòi vdi sinh Irudng cua thè dot bién pep 4.3 (^'ó thè, dot bién

pep 4.3 dà gay ra nhiJng Ihay dòi càn ban trong rnàng cùa càc tlié dot bién va

làm cho chùng man cani hdn dòi vói con so vói nói kièu dai Mot biéu hién

khàc cùa tình chiù con d nàm men lai lién quan dèn protein sòc nhiéL Nguòi

ta da chung rrdnh dudc ràng nhrrng nói nàm men co protein sòc nhiet co tì le

song sót dèn 40% sau khi xuli 36 giò ò 24 % ( vA' ) dò con ; Irong khi cihig

chinh nói này nhuìig khòng co protein sòc nhiét tììi tì le song sót là 0 %

Dòng tìiòi, càc nói co protein sòc nhi^i cung co kha nàng phuc bòi sinh

ti'iròng nhanh hdn sau khi dà loai bó con 1 tr dò ngUdi la cho ràng vice tàch

dòng càc gen kiém soat viec sinh ra protein sòc nhiet va dua nò vào nàm men

12

co thè là mot trong nhuìig càch làm tàng khà nàng chòng chiù con cho nàm

men[ 118, 131 ]

y

IL3 Tinh trang chiù nhiet

Nói chung, nàm men co nhiet do sinh truòng tòi im trong khoang 27

-33'' C.Tuy nhién, nguòi tacung dà phàn lap dudc bang loat nói nàm men co

khà nàng moc ò 45" C va co khà nàng lèn men d 42 "C [ 50, 80, 85 J Tinh

chiù nhiet là khà nàng cùa tè bào sinh truòng dudc d nhiet dò cao ( 37 " C bay

cao hdn ) làt nhién, nhàn tò ed ban xac dinh gidi han nhiét d9 cho sU phàt

trién cùa sinh vat chinh là càu trùc di truyén cùa nò; nhung cho dén nay,

ngUdi la vàn chua bièt day dù vé ban chat di truyén cùa tình chòng chiù vói

nhiet dò cao Ghaughran dà thòng ké dudc hdn 25 già tììuyèt dà dudc néu ra

1 y s «»

de giai thich vé su ben nhiét hoac kha nàng moc d nhiét do cao Nhung theo

tìiòi gian, chi con bòn già thuyèt dUdc chù y hdn cà [ 36, 37, 52 ] :

( i ) Tiù nhiet do cao, càc Upit chUa axit beo no sé co dièm nóng chay cao

hdn axit beo khòng no Cho nén, tè bào mang nhiéu axit beo no se co khà

nàng bào toàn dUdc tình nguyèn ven cùa nò,

-> y -y y y t y r

( ii ) Sinh tòng hdp nhanh nhfrng chat trao dòi thièt yèn de thay tììé càc chat

trao dòi kém ben nhiét

( ili ) Sinh vat chiù nhiet co chua càc dai phàn tur (enzym, protein ) ben nhiéL

( iv ) Sinh v^t chiù nhiét co chUa càc càu trùc va càc ed quan tu co khà nàng

duy tii dudc^ càc boat dong chuc nàng ò nhiét do cao

y V *>

Càc nghién cùru cung cho tìiày ràng, ò S cerevisiae vice tòng hdp

protein sòc nhi^tlàcàn thièt de nàm men chòng lai tac dung gay chèi khi té

bào bi xùrly bòi nhiet do cao; dòng ihòi, protein sòc nhiet cfing càn ihiéi cho

vice phuc bòi long h(?p protein thòng thudng ò thói kì phuc bòi [01, 92, 112,

128J

(Jan day, cung dà co mot so dàn liéu di Iruyén hoc cho thày ràng khà

nàng song cùa nàm men ò nhiet do cao ( 45 " C ) là phu thuoc he gcn tì ihé [

70, 85, 86 ]; dòng Ihòi cung dà co nhvrng dàn liéu chUng lo ràng o nàm men,

linh chiù nhiét ( 42 " C ) là do gen nhàn kiém soàt [ 8, 79 ]

.y

[L4 Tinh tranj> chiù man

Cung nhu càc vi sinh vat khàc, tè bào nàm men cung co he tliòng bào

1 y y -k •«

vé de ihich nghi vói làc dòng cua mòi truòng co muòi Bang nhiéu nghién

culi khàc nhau, nguòi ta dà hiéu dudc ràng qua hinh lich tu cua glycerol va

y T - y y y

SU bién dòi cua acetoin thành 2,3-butanedioI trong tè bào nàm men chinh là

^ y y \, y V

do su co mat cua muòi dà (re che viec sinh ra con trong suòt qua trinh lén

men [ 22, 78, 119 ] Mot so tac già khàc thi thày ràng , de thich nghi vói mòi

trudng co muòi tìù càc tè bao nam men dà tàng tòng hdj) càc nhàn tò ben

' y y y

nhiéL Dòng thdi, khi song trong mòi truòng muòi Ibi càc té bào già hdn bi

y y •\ y 1

mài càc nhàn tò ben nhiét nhanh hdn so vói càc tè bào non, va vice bò sung

glucoza sé làm tàng nhanh qua trinh long hdp nhàn tò ben nhiét [75, 76,

111 J Thèm nfra, nguòi ta cùng dà bièt dUdc là khi song trong diéu kién co

\ y y y i y

nòng dò muòi cao, té bào nàm men dà làng cuòng long hdp va tich luy

T v y -7 y ,., >

trehaloza de diéu hoà àp suàt thàm tìiàu ben Uong tè baò; dòng tìiòi làng

cuòng tòng IK;P polysaccaiit cùa vó té bào de cho vò té bào Irò ncn ben chàc

còng sir [ 90 ] dà dùng tac nhàn ethylmcthanesulfonat ( EMS ) de gay dot

y y y y

bién vói càc té hào ddn bòi va C(ÌC le hào ludng bòi cùa nàrn men Ho dà Ihu

dudc nhrrng nói nàm men ddn b^i co khà nàng phài trién trén mòi truòng co

chua d é n l O % N a C l ; va nhùng nói nàm men luOng boi co khà nàng moc

trén mòi truòng co chUa dén 18 % NaCI Dén cauli dò ho cung Ihày ràng khà

nàng chiù muòi tàng lèn luòn hiòn Hun cho kich Ihuóc cùa té bào giàm di

Plm»fng phàp dung hdp té bào Iran cung dà dUdc su dung de tao ra noi

nàm men co khà nàng chju man don 5 % Nafi [ 87, 90 | Mot so nghicn cùu

khàc Ibi cho ihày ràng gen HAL-1 kicm soàl tmh chiù man cua nàm men

HAL-I ma hoà cho mot prolcin khoang 32 KD ben quan truc licp dén tình

•7 , ^ y

chiù man Gcn HAL-1 dà dUdc tàch dòng de giai trmh lu, va gay dot l»ién

nhàm ihri hiéu quan he giiìacàu trùc cùa gen, càu trùc cùa protein óo nò ma

hoà va tình chiù man cùa nàm men [ 5 1 ]

H.S.Tinh trang duòng boa linh hoL

C'ho dén nay ngirói ta dà bièt co khoang 90 loài nàm men it nhiéu co

khà nang duòng hoà tình bòL Chùng tììuòc 14 chi khàc nhau Nhung chi co

y y

mot so loài Ihuòc càc giòng Endomycopsis, Lìpomyces, Picììia va

Schwanniomyces là co boat tình cao hdn cà F3à co hai loài là

Saccharomyces dìastaticns va Endomycopsìs fìbuUgera dudc nghién cim ky

hdn cà [43, 84, 106]

' • , <i y y

Nàm men co kha nàng duòng hoà tình hot tìél ra il nhàt hai en/ym

amyla/a khàc nhau: a-amyla7,a va ghicoamylaza a-amylaza phàn giài

khòng triétdè tình bòt th^mh duòng, con gluooamylaza tìn co \bo phàn giài

hoàn toàn tình hot thành glucoza Nguói tacung dà tìén bành nghién cùu

ành huòng cùa nguòn cac bon va nguòn nitd lén viec tao ra enzym

^ y -^ "^ y y

amylaz.a va Ihày ràng sU tòng hdp enzym này hi uc che khi nàm men sinh

trUdng trén mòi truòng co chua ethanol hoac sulphatarnon va cao nàm men

[ 4 3 , 4 5 , 5 3 ]

Ké tir khi 5 diaslalicus duoc phàt hién làn dàn tìén vào nfun L?'^2,

nguòi la dà dành nhiéu co gang de xàc <tinh so ludng gcn iham già vào qua

irinh phàn giài tình boi Gilliand dà phàt hién ra hai gcn Iròi càn thiét cho

(|uà trinh dò: SI ma hoà cho maltciz,a va S2 ma hoà cho amylaza Vé san,

I indegren mò la Ihcm hai gen nfra: DX kiém soàt vice long hdp enzym

dcxhiniiza de tììuy phàn dcxhiiì va glycogcn, nhung khòng llm\' phàn dudc

tình hot va auìylopcctin; con gen S'L ma boa cho auìyb'za de Ihuy phàn tình

hot va amylopcctìn, nhUng khòng Ihuy phàn dextrin hoac glycogcn 'Lrong

hai gen nói trén (DX, ST ) thi chi mot gcn DX co khà nàng kiém soàt vice

tluiy phàn duòng malloza mot càch chàm chap Nguòi la dà xàc dinh duo'c là

hai gcn DX va ST nàm trén càc nhiém sàc Ihé khàc nhau va phàn ly doc lap

vói nhau [ 4 4 , 131 ]

Hdn 20 nàm sau, càc nghién cUu di truyén vé he enzym glucoamylaza

lai dudc lién bành Irò lai mot càch doc làp bòi hai nhóm khàc nluui Nhóm

Ihu nhàt, Tamaki [ 122 ] dàchUng minh dUdc su Iòn lai cua 3 gcn càn thiél de

lén men tình bòt : STI, STA2 va S'LA3 Moi gen nam trén mot nhiém sàc thè

khàc nhau Nhóm thu hai, HiTaU va Stewart [ 42 ] dà dal lén cho càc gen ma

hoà cho (lextrinaz,a là : DCXL DL.X2 va DnX3 Càc nghicn culi cho Ihày

ràng DHX3 alcn vói STA3, DEXI alcn vói S'LA2 con DBX3 alcn vói S'LAl

(.'a ba gen SLA dà Amo làch dòng va toàn bò S'LAl dà dudc giài hinh tu

nucleotìt STAI dai 2753 nucleotìt vachi co mot klumg doc md tu nuclcotìi

-9 dèn nucleotìt 2334 [ 44, 122, 131 ]

y "^ -k V y

S diastaticus rat gàn vói S.cerevisiae vé mal di truvén hoc Vi càc le

bào ddn boi cùa chùng co thè lai dUdc vói nhau Su khàc bièt càn ban là S

diastaticus co khk nàng liét ra glucoamylaza, con S cerevisiar Ibi khòng co

16

khà nàng dò, DoTa^vì S cerevisiae co mang gen INHl co vai trò uc che

viec laora glucoamylaza Nbuveiy co die ki hién kièu gen co khà nàng tao

ra glucoamylaza ò S cere\isiae là sta INH, con kièu gcn dò cùa S'

^ y

diastaticus là STA inh Càc nghién cuu vé phàn tich lai Southern cho ihày

ràng he gen cua hai loai nay chua cac do^n ADN co dò tuong dòng rat cao

Con pbcp phàn lich bang cftch lap ban dò ctièm cài cùa enzym giói han ó càc

V y

doan ADN tUdng dòng dò cho Ihày là càc- gen glucoamylaza cùa S

diastaticus co tìiè xuàt hién (U) lai lo hdp giiTa càc doan ADN co san d Irong

he gcn cùa S cerevisiae [ 1 3 1 , 1 3 2 ]

Do khà nàng tìét ra dUdc glucoamylaza - loai enzym ma vé mat ly

y O

thuj^ètcó thè phàn huy hoàn toàn tình bòt thành duòng glucoza - cho nén

S diasfxtticus dà dUdc chù y tìiìch dàng NgUÒi ta dà chon loc dUdc nburig

y y •^ f^ y _ y

nói tòt nhàt vé khà nàng này, phòi hdp chùng vói nhau khi lén men, tòi im

hoà diéu kién lén men va cOng dà tao ra càc nói lai co mang càc gen SLA

khàc nhau dùng de lén men con tu tình bòi Tuy nhién, nguòi la cfmg tìiày

ràng, S diastaticus kém chiù con, lén men chàm va tién tìiuc té, ngay d

trong diéu kién lén men tòi un cung vàn de sót lai hdn 20 % tinh bòt khòng

lèn men dUdc Nhung néu tình bòi dà dUdc xir ly bang a-amylaza tbudng

dà tìén bành ghcp gen a-Luriylaza tir càc sinh vat khàc nhau vào vói gcn SLA

ròi dua vào S cerevisiae Nàm 1988, nguòi ta dà Ihu dudc càc thè bién nap

cùa nàrn men S cerevisiae co khà nàng tìét ra cà glucoamylaza cùa nàm men

va a-amylaza cùa cliuoL Mot Irong càc die bién nap dò dà co khà nàng

•7 \ y y •>

chuyen hoà gàn hèt(93% ) so tình bòt co trong mòi truòng thanh dudng chi

trong khoang hai ngày [45, 74, 124 ]

r,

Nguòi la bièt ràng thành phàn chu yéu cùa vò tè bào noi nhu cùa hai

lùa mach - nguyén heu chu yéu de làm bia - chua dén 75 % ( 1-3,1-4

)-p-gliican lYong qua trinh này màm cung nhu tiong qua trinh u mah , enzym

(V- glucanaza cùa hat sé phàn hùy (V- glucan cùa vó tè bào noi nhu de sau

dò , càc enzym phàn hùy tình hot, va enzym phàn hùy protein co Ihé thùy

phàn tình hot va càc protein du trO' cùa noi nhu Nhung, ($- glucanaza cùa

hat bau nhu bi bàt boat trong qua trinh ù va nghién mail Cho nén de lai mot

ludng Idn ^- glucan co trong Urdng phàn lùf cao trong dich bia ; gay ra nhiéu

khó khan trong viec I9C dich bia Iruóc khi lén men va loc Ina sau khi dà lén

• > y t y ' I

men De khàc phuc khó khan dò, Irmic day nguòi ta bò sung che j>hàm enzym

(1-3,1-4 )-p-glucanaza ben nhiét tàch ra tu càc vi sinh vat khàc ( vi du :

Bacilìus suhtiìjs, Aspergilhis niger Tnchoderma reesei ) vào trong qua tjinh

nghién malt bay bò sung vào giai doan cuòi cùng cua qua Irinh lén men

Nhung gàn day, de dal ruuc dich dò, nguòi ta dà tao ra càc phàn lu" ADN

tài tò hdp tir càc gen (l-3,l-4)-P-gh.ican;:i/.acMa BaciUus amvloliquefaciens va

V y > y ^

BaciUus ììuicerans ròi dira vào nàm men S cerevisiae Càc thè bién nap cua

y y ^ ^ *>

nàm men dà tìét ra ( 1-3,1-4)-[)-glucanaza ben nhiéL Sau khi ù 60 pliùtd

70"^ C, pH 6 thienzym lijfcàc vi khuan cha me chi con r t h d n 5 % boat tình

trong khi dò enzym lai tìét ra lù nàm men vàn gifr dUdc 90 % hoal tình

[96,97,98 ]

Mot khia canh khàc cung càn pht'ù gm quyét là nghién cini ành

hUdng cùa càc gen khàc dén su hiéu hién cùa gen glucoamylaza Cho dén

nay, chi mÓi thu dUdc mot so thòng lin vé vàn de dò nhu san [45]

- CJen CDX 1: Khi ò trang thài don bòi, gen này uc che vifx tiét enzym

- Gen STA 10: Nguòi la bièt ràng gen này chi co mal trong mot so nói chu

khòng phài co mal ó trong tal cà càc nói nàm men ,V cerevisiae Nò uc che su

biéu bién cùa cà ba gen S'LA I, STA 2, STA 3 Nguòi la dà chung lìiinb dudc ràng khi co mat STA 10, Ibi enzym glucoamykiza khòng dUdc lich Iny

d ben tì'ong té bào Nhu vày gen này khòng lién (pian dén viéc vàn chuyen glucoamylaza lùf trong té bào ra ben ngoài ma lién quan dén mot vài giai doan

y

truóc khi tìét enzym

- Gen MAT: Nguói la dà biél dUdc jang boat tình glucoamylaza va khà nàng lèn men tình bòi cùa càc noi nàm men dòng hdp tu vé gcn SLA 1 hoac SLA 3 nhung di hdp tu* vé locut MAT bj gii'un di rat nhiéu Tuy nhién, khà nàiìg tao ra enzym glucoamylaza cùa nhfrng nói nàm men dòng hdp tu vé cà hai gen STA va MAT ibi lai ngang bang vói nói di hdp tur Diéu dò chung tò tình dj hdp tU vé gen MA'L dà Uc che vice tao ra enzym glucoamylaza,

- Gen INH l: Nguòi tacung bièt ràng gen INH I uc che su biéu hién cùa

càc een STA I , S'LA 3 ò nàm men S cerevisiae Kièu làc dono cùa INH I co

ve giòng vili kièu làc dong cùa S'LA IO nhung mòi quan he giiìa hai gen này vàn chua dudc xàc dinh

NlìOng thòng tìn do dudc tóm tato t>àng sau day [ 45 ] :

Bang 2 Càc gen co ành liiròng dén su biéu hién cùa glucoamyhìza

Gen Kièu hinh

CDX 1 Khi co mat cùa CDX 1, gluct^amylaza chi' dudc tìét ra khi su lic che

•>

trao dòi cac bon bi loai h u

S'LA 10 Khi co mat S'LA 10, glucoamylaza khòng biéu hién dudc Vàn

y y

chua biél Cd che tac dòng ciia nò

MAT 'Liang Ihài di hdp t i / c ù a MAT uc che vice tao ra glucoamylaza

y -^ y

chua bièt vé ed che tac dòng cua nò

INH 1 Khi co mat cùa INH 1, boat tinh cùa glucoamylaza hi \xc che Chua

y *• ^

bièt ve Cd che tac dong cua no

II.6 Tinh trang chuyen hoa cac hìai dUòng

bièt là co 6 gen khòng lién két Ihuòc he này; gen SU(J 2 dà dUdc giai hinh \\S

'le bào nàm men chi càn mot trong sàu gcn là dà co khà nàng lèn men (tuòng sucroza So gen SUC d càc nói nàm men còng nghièp Ibi chua dvrdc biél rò Nhung càc noi khàc nhau Ibi chua so gen SHC khàc nlinn va s*ò Làn sao cùa mòi gen co ò mói nói cùng khàc nhau Nguòi la dà xàc dinh dudc vi tii ban dò cùa 4 gen va bièt ràng gen SUC6 alen vói SLK!' 4 Dòng thdi , nguòi ta cung dà bièt ràng bau bel càc nói nàm men déu khòng mang dù cà 6 gen s u e Càc nghién cUu dùng gcn SL1C2 làm vat dò cho thày ràng gcn này tUdng dòng vói càc alen SUC boat dong chuc nàng khàc Nhu vày, co nghia là su hién dién cùa càc alen SUC ò càc vi tri khàc nhau lrong he gen cùa nàm men là do su dòi cho cùa gcn này lrong qua trình tìén hoà cùa càc noi va càc lom khàc nhau [ 34, 35, 54, 111, 125 ]

b) Gahicto/a

Galaclozacùng là mot loai ciS chàl cùa nàm men S cerevisiae, Nhung

viec siV dung nò lai hi c(^ che svr dung glucoza ù*c che Nguòi la dà biét là co

7 gen lién quan dén qua trinh lén men galaloza Dò là GAL 1, 2, 3, 4, 7 10 va GAL 80 Càc gen GAL 3, 4, 80 là càc gcn dièu hoà [ 40, 41 J

e) Maltoza

Cho dén nay nguòi la dà biét co 5 gen lién quan dén vice su dung

malloza: MALI, 2, 3, 4 va MAL6 [ 47, 125 ] Cfmg nhu dòi vói càc gen

SUC, khòng co nói nàm men nào lai mang dù cà nàm alen Irong té bào cùa

minh Mòi té bào chi càn co mot trong 5 gen nói trén là dà co kha nàng lén

men maltoza Trong qua trình lén men dich bia, nguòi la thày ràng nhung

noi co nicUig nhiéu ban sao cùa MAL2 hdn Ibi co toc dò lén men nhanh

hdn Nghia là nò co hiéu qua lién ludng Dich dùng de lén men bia dura

nhiéu loiù duòng: saccaioza, glucoza, fructoza, niidtoza, mallolrioza va

dextrin Càc nói nàm men bia dién hinh Ibi co kha nàng lén men làn ludi càc

loai duòiìg dò, nhung khòng lén men dude dextrin Do dò nhflng nói nàm

men lUòng bòi di hdp tu vé càc gen dextiinaz.a dà dude tao ra bang càch lai

V 9 _ y

Hiéu qua liéu ludng cua gen dà biéu hién d nói nàm men mang gen DEXI

hoac DBX2, ninrng khòng biéu hien ci noi mang gcn dcxtrinaza B [ 40,

Cung nhu dòi vdi bàt ky sinh vàt nào khàc, vice lai nàm men dudc

thuc hién vdi nhièu muc dich khàc nhau NgUdi ta tao ra nói lai de su dung

vào san xuàt lrong truòng hdp chùng két hdp dUdc nhung tình trang qui

cùacà hai nói cha me, hoac khi nói lai co biéu hién uu thè lai Trong nghién

cuu, ngirdi la dung dén lai khi càn xàc dinh dac diém di tiuyén cua mot

thuòc vào mot bay nhiéu gen ) Nguòi ta phàn tìch su phàn ly Irong thè he

con tlieo nhCTng tình trang di truyén ro ràng ( càc dàu chuàn di truycn ) de

dua theo dò ma giài càu trùc cùa ho mày di truyén cùa tè bào Lai va phàn

tìch lai chinh là còng cu càn ban cùa nhà di truyén hoc Mac tlù di truyén

hoc hien dai cùa nàm men dà ra dòi tir cuòi nhfrng nàm 70 nhimg nò khòng

lom u à di Iruyén hoc kinh ttièn cùa dòi tUdng này ma cà hai loai phUdng

phàp dudc su dung phòi hdp vói nhau [ 4, 117, 141 ]

Viec két hdp càc tmh chat cùa hai dang cha me vào rnòl té bào lai co thè

V y 3 r>

dat dUdc bang hed càch Thi'r nhàt, tao ra thè lai luòng bòi, da bòi Thè lai này

ngay tu" dàu dà bicu hien làt cà càc tình trang Iroi cùa cà hai daiìg cha me

y r y •? -^ , y t ^

Nàm men sinh Inróng Ihco lòi này chòi la chù yéu, ncn co thè dny hi làu dai

tiang thài nói trén va su dung chùng vào san xuàt Thu hai, vice két hdp càc

tình Uang cua hai dang cha me co thè dal dudc nhò qua ti'mh tài lo hdp xay

ra Irong giàm phàn Hién WMng, lai tò hdp xày ra vói làn so cao khi càc gen

kièm soàt càc Imh trang dò nàm Irèn cac nhiém sàc tìié khac nhau [ 4, 11^,

Ilo, 141 ]

i n l l C à c phUdng phap lai

+ Lai bang may vi (hao (ac: Day là càch tao ra tìiè leu truc tìép nhàt

(nhung khòng phai là de dàng nhàt) Dò là dùng mày vi Ihao làc de dat hai

y y

tè bào tìiuoc hai dang khàc nhau canh nhau va theo dòi cho dén khi chùng

két lién lai vói nhau Phudng phàp ghép dòi tiuc tìép này dudc Lindegren su'

dung tìiành còng làn dàu tìén vào nàm 1935 [ 48 ] Sau dò, nò khòng ngùng

AxiOc cài tìén va su' dune ó nhiéu phóns thi nohiém trén tììé eiói Cho dén

nay, nò vàn con dudc su dung co hièu qua de lai càc nói nàm men S

cerexisiae S logos S ìfvarunu S rosei va S rouxii [ 125, 141 ]

+ Lai bang càch silr dung càc dau chuan di truyén Day là phudng phàp

dUdc sur dung Ihuòng xuyén nhàt Vi, néu nhu phudng phàp lai bang mày

T y V

vi tìiao làc thuòng chi àp dung de lai càc nói nàm men dòng tan Ibi phucJng

phàp này co thè dùng de lai cà càc nói nàm men di làn va nhfrng dòi Indng

ma tè bào cùa chùng rat it khi két hdp vói nhau Bang phudng phàp dành dàu

di truyén, ngUdi (a dà tao dUde thè lai ò mot so loài n?un ma truóc dò chUa

phàt hién dudc giai doan huu tình [ 4 ]

Noi dung cùa phudng phàp dành dàu di Irnyén nhu sau: mòi dang cha

me dUdc dành dàu bang mot dot bién nào dò Thi du, ò S cerevisiae, dang

•3 •? y - ^

kièu (lai tao nén khufm lac co màu bang, nhàn Vày tìn, mot dung cha me

y s y 9 ,

dUdc dành dàu bang dot bién tao ra khuàn lac màu dò; con dang cha me thu

hai dUdc dành dàu bang dot bien tao ra khuàn lac xù xi Sau khi bòn làn

lai thàp ( VI du 1/100 000 ) tìu càn dành dàu cha me bang càc dot bién

khuyét duòng ( dàu chuàn hoà sinh ) de cho tìié lai co tììé tu dòng l^ich ra

khói khòi càc tè bào dem lai ò Irén mòi trUòng chon loc dac biét Nhò vay,

CO thè Ihu dUdc nói lai ngay cà khi tan so xuàt hien cùa no ràI tìiàp [ 4 )

Tu cuòi nhiJng nàm 1970, mot so phudng phàp mói dà dude su dung

de tao racac nói nàm men nidi Dò là ky Ihuàt dung hdp tè bào tran , ky tìuiàt

y 1

bién nap va ADN lai tò hdp Càc ky Ihuàt này tao ra kha nàng to lón va

nhiéu bua ben do khòng bi ành huóng bòi nurc boi thè, khà nàng sinh hào tir

va giói tình cùa tè bào [115, 116, 117 ]

IIL2,Dung hdp té bao tran

Buóc dàu tìén tiong ky Ihuàt dung hdp tè hào tran là vice bóc di toàn

N y y V

bò bay gàn hoan toàn vo tè bào nàm men bang càc cn/ym phàn giài ( dudc

chiét ra tu" tuyén tìéu hoà cùa oc sén bay tu mot so vi sinh vàt) le bào Iran

y 2 y

dudc giù" gin trong mói truòng co àp suàt tham tìiàu cao, thiròng là 0,8 - 1,2 M

sorbilol Sau khi rua s^ch enzym phan giài, te bào tiàn cùa Imi nói khàc

nhau dUdc tion làn vói nhau cùng vói làc nhàn dung hdp gòm

polyetìiylene glycol ( I*EG ) va ion canxi Hoal dong cùa PEG chua dudc

bièt ro Tuy nhien, nguòi ta dà bièlla nò co làc dung nhu mot polycatìon tao

nén quan tu nho cùacàc nhóm té bào Iran Trong qua trình này co thè xày ra

su Irao dòi làn nhau cùa vài hèu di Iruyén do vò té bào dà bi bóc di Sau khi

dung hdp, san phàm dung hdp dudc dira vao mòi Irudng dac co chua sorbilol

0 y O '>

Ac tài lao lai vó té bào Tuy nhién, vi he gen cùa san phàm dung hdp là tò

hdp cùa cà hai he gen cha me nén nò thuòng rat khàc vói cà hai dang cha

me ban dàu Bdi thè nèn tudng dòi khó khan néu muòn dua mot dac tmh

ddn le tu thè cho vào thè nhàn Nghia là, ky Ihuàt này khòng du dac hiéu de

y V y 1 ^ ^ '

cai bién di truyén càc nói nàm men theo kièu ma nha chon giòng mong

muòn [ 112, 117, 126]

• ^ ^ 0

i n 3 Biéu nap va ADN lai tò hdp

Day là ky tìiuàt cho phép khàc phuc dUdc tình khòng dac bicu cùa càc

ky tìiuàt dung hdp tè bào liàn va lai Va day cung chinh là càch dicu khién su

bièn dòi kièu gen cùa mot nói nàm men tìié nhàn bang ành huòng cùa mot

phàn tu ADN riéng biét làch ra tir thè cho Phàn tu ADN co thè dudc tàch ra

tir càc té bào cùa mot nói nàm men khàc, càc loài khàc, càc giòng khàc, cùa

nhfrng ngành hoàn toàn khòng lién quan khàc, lliam chi là càc phàn tu

ADN dude tòng hdp tìieo con duòng hoà hoc; hoac là càc phàn tu ADN lai

Càc buóc càn ban cua qua trinh bién nap là: ( l ) l à c h chiét ADN tir càc

nguòn khàc nhau; (2) Nói càc doan ADN Ihành mot phàn tir ADN co khà

nàng boat dòng chUc nàng; (3) Dua phàn lu ADN lai vào tè bào thè nhàn

[ 1 2 9 ]

0 nàm men, khi tìén bành bién nap, truóc bèi tè bào thè nhàn phài

•> y * y 1

dUdc xù ly de trò thành tè bào tiàn Sau dò, ù chùng vói ADN lai tò hdp

cùng vói PEG va ion canxi Tièp theo la viec rira sach té bào thè nhàn va

? y

dira vào mòi uiròng tìiach thich hdp de lai tao lai vo le bào va chon loc càc

•7 y y

thè bièn nap mong muòn [ 117 ]

Tuj' nhién, co mot so vàn de càn phài quan tàm khi muòn ùng dung

ky thuat bièn nap va ADN tai tò hdp de cai tao di truyén dòi vói càc nói nàm

men Thù nhàt, càn phai co càc dàu chuàn de co thè chon loc dudc càc thè

bién n^p Càc gen bòi - nhu càc gen STA ò nàm men S diastaticus - co thè

1 y

dudc su' dung trong vice chon loc tìiè bién nap co khà nàng duòng hoà tình

y V y y

bqL Chinh vi vay ma gen STAI dà dudc làch dòng va bièn nap vào nàm

men S, cerevisiae [ 131 ] Thù hai, càn phai quan làm dèn tình òn dinh cua

gen mói dira vào trong té bào cùa thè bién nap Càc nhà nghién cùu dà Ihày

ràng , nhiJng plasnùt khòng co kha nàng xen vào nhiém sàc tìiè vài chu tìii rat

kho òn dinh Co 4 loai vector thucing dudc sU dung tiong bién nap nàm men

(1) YIp - plasmit xen : loai plasmit này khòng tu sao chép trong té hào nàm

men ma lai xen vào nhiém sac thè cua nò Vi thè, nò khà òn dinh

(2) YRp - plasmit sao chép : loai plasmit này co mang doan khòi dàn sao chép

cua nhiém sàc the, cho nén òn (tinh dudc trong té bào là nhò kha nàng tu sao

chép

3) YEp - plasmit loai episorn : loai plasmi! này co mang doan khoi dàu sao

chép cùa plasmit 2 jrm cùa nàm men, cho nén cfmg co khà nàng òn dinh

nhu loai plasirut YRp

( 4 ) YCp - plasndt co tàm dòng : loai plasmit này co mang doan làm dòng va

cà doan khòi dàu sao chép Nhò co tàm dòng ma plasirdt này thuòng co mot

hoac hai ban sao trong mot té bao va phàn ly giòng nhu nìot nhiém sàc the

phu Mot bièn tìié cùa YCp là nhihn sàc tìw nlìùn tao cùa nàm men ( YAC )

: nò co mang cà doan tàm dòng làn Imi gen két Ihùc ( telomer ) ó hai dàu de

CO tììé sao chép nhu mot nhiém sàc tìié d dang thàng, nho [ 125, 129 ]

l l ì ù ha, càn phài dat gen dang nghicn cùu duói su diéu khién cùa doan khói

dòng thich hdp cùa nàm men , dò là doan khòi dòng cùa gen alcohol

dehydogenaza I cua no Chàng han, ngUdi ta biét ràng enzym a~ amylaza d

tiong luyèn nude hot cua chuòt co kha nàng thuy phàn rat tòt càc lién két

cjL- 1,4 glucosil ò Uong càc polysa^xaiit, vi du nhu tình bòt Cho nén gcn ma

hoà cho a- mnylaza ò hong luyèn nuóc hot cùa chuòt dà dUdc làch dòng va

nói vào plasmit pMS12 , ò phia cuòi cùa doan khòi dong cùa gen alcohol

dehychogenaza I cùa nàm men ( d vj tri - 14 cùa gen ADC 1 ) IMiàn lù

ADN lai tò hdp mói dUdc tao ra dudc i'Iùng de bién nap vào nói nàm men co

mang gen STA Vi tìié, càc thè bièn nap thu dUde trong truòng hdp này (tà co

thè tìét ra cà enzym glucoamylaza cùa nàm men làn enzym a- amylaza cùa

•1 y •> y • )

chuoL Mot Irong càc tìié bién nap do da co fiiè bién dòi 92,8 % tinh hot co

hong mòi truòng thành duòng khù chi tiong 2 ngày [ 74, 95, 124 ] Cfmg

bang càch tUdng tu màcà inlerferon bach càu cùa nguòi làn khàng nguyén

bé m^t cua vhus vieni gan B dà dudc tòng hdp d trong té hào nàm men [ 24,

6 4 ]

Co tììé nói, ngày nay ky lliuat bién nap va ADN tài to hdp dang

dUdc su dung mot càch tìiuòng xuyén bang ngày ò càc phòng thi nghiem

sinh hoc Uén thè giói va no dà góp phàn dàng ké cà cho càc nghicn ciiii ly

tìiuyét làn elio viec tao racàc nói nàm men hfm ich cho lioat dòng dm xuàt

cùa con nguòi [ 67, 116, 117 ]

26

IV MOT s o THÀNH T U U V É TAO GIONG NAM MBN

Mot mat, chùng ta biét ràng nguyén liéu chù yéu cùa ngành san xuàl

nàm men còng nghièp là ri duòng cu cai va ri duòng mia Nguòn hydrad

cac bon chù yèn trong càc nguyén liéu dò là saccaroza, mac dù ri duòng cu

•) y ^ y s V

cai co thè chua dén 1,5 % raffinoza Chùng la cung bièt ràng nhién loai

duòng khàc nhau nhu : saccai'oza, ghiocoza, fructoza, malloza, mall<.)lrioza co

n»àl trong dich lén men bia Mal khàc, Uong tu nhién, khòng co nói nàm men

nào lai mang day dù tal cà càc gcn SIJC va càc gen MAL lrong he gcn cùa

minh; Iham chi co noi nàm men lai khòng lén men dudc mot vài loai duòng

( vi du, nói nàm men 5 cerevisiae dùng trong san xuàt con khòng co enzym

n y ^

mehbiaza de thuy phàn raffinoza, mac dù nò rat thich nghi vói vice sinh

UUÒng trong ri duòng va lèn men tòt càc locd duòng khàc co trong ri duòng,

con noi nàm men S carlsbergensis thi co khà nàng Ihùy phàn duòng

raffinoza ; bay nói nàm men 220 suduiìg Irong còng trinh này Ibi khòng co

khà nàng lèn men maltoza ) Ngudc lai, nhfrng nói nàm men khàc nhau co

1 y y V y V

thè co nhfrng tình Uang qui khàc nhau Vi ihè, càc nhà nghién ciru da tìm

? y •> y y

càch de phòi hdp càc phàm chat co già Ui d càc nói nàm men khàc nhau vào

mot nói Chàng han, nguòi ta dalai S cerevisiae va S carlsbergensis va tìm

dudc noi lai co dudc nhung phàm chat qui cua cà hai noi cha me Nò sinh

truòng \òt ò ri duòng va tao ra 7,43 % do con, trong khi nói >S' cerevisiae

ban dàu chi tao ra 6,88 % con Khi lai S glohosus vài S.carlsbergensis

ng\i<5\ ta dà tìm dudc nói nàm men lai dùng de san xuàt bia ngot Vi, loài

y _

thù nhàt lén men dudc ca saccaroza va malloza ; loài thù hai khòng lén men

y t '^

ca hai loai duòng dò Trong so càc Ihé lai tò hdp, ngUoi ta dà Ihu du'dc nói

nàm men co khà nàng lèn men dUdc maltoza nhung khòng lén men dudc

saccaroza, Chinh dUdng saccaroza con lai do dà làm cho bia co dò ngol [ 4,

135, 141 ] Bang dung hdp lé hào Iran gifra nói S uvarum va S

diastaticus , nguòi ta dà Ihu dUdc càc nói lai co khà nang lén men dexh'in va

tat) ra do con cao hdn, co sue chòng chiù tòt hdn vói nhfrng ành hiròng àm

,^ y 7 y

tình cua ap suàt thàm tìiàu [ 126 ] t!fmg vdi ky Ihual dò, e àc làc già khàc dà

tìm An'Oc nói lai gifra i' cerevisiae va S.mellis co khà nàng lén men dudc dung

dich co nòng dò glucoza cao ( 49 % vv/v ) va co khà nàng chòng chiù vói àp

men bia dùng trong còng nghièp ihuòng là da bòi, thàm chi léch bòi Vi tììé

ma chùng thuòng sinh bào tu kém, càc nang dUdc tao ra thuòng chi co I hoac

2 bào lù, va khà nàng song cùacàc bào lù rat thàp Khi càc san phàm dung

hdp dude tao ra lù càc nói nàm men bia nhU thè tììi lai Ihuóng co kiià nàng

sinh bào tu tòt va ti le càc nang chùa bòn bào tu khà cao Dac diém này tao

diéu kién thuan Idi cho viec phàn tich di truyén càc nói nàm men bia [ 1 1 6 ]

Bang ky tìmat bién nap va ADN tài lo hdp, ngirói la dà tao ra dUdc

y y , y ^

nhùng nói nàm men tìét ra ca glucoamylaza cùa nàm men vaca a-amylaza

cùa chuòt dùng de lén men tình bòi vói hiéu qua cao [ 74 ] Hay, nguòi la

biét ràng enzym {^- glucanaza cua hat kià mach hàu nhu hi bài boat lrong

qua Uinh ù va nghién MalL Cho nèn, mot ludng lón p- glucan co Uong

lUdng phàn tu cao sót lai trong dich bia( khòng dUdc thùy phàn thành duòng

) ; Vi thè ma gay ra nhiéu khó khan trong vice loc dich bia tnróc khi lén men

y •>

va loc bia sau khi dà lén men lìut'ic day nguòi la phai su dung che phàm

enzym (1-3,1-4 )-(^-glucana7.a ben nhiét tàch ra lù càc vi sinh vài khàc ( vi

du : BaciUus subtilis, AspergiUus niger Tnchoderma reesei ) vào Irong qua

28

trinh nghién malt hay bò sung vào giai doan cuòi cùng cua qua trinh lén men

(tè khàc phuc khó khan nói trén va de tìm dudc san phàm co do trong suòt

cao hdn Nhung gàn day, nguòi ta dà tao ra dude nói nàm men co khà nàng

y ^- '' y

tiét ra enzym (1-3,1-4 )-p -glucanaza ben idìiet De dal muc dich dò, ngUói

la dà tao ra càc phàn lù ADN lai lo hdp lù càc gen (l-3,l-4)-P-glucanaza

cùa BaciUus amyìoUquefaciens va BaciUus uìacerans ròi dua vào nàm men

S.cerevisiae Phàn tu ADN lai tò bop dudc tao ra theo so dò sau day:

San phàm cùa cen B

Vfin^, Iriim nlian

Cren lói ( ò h«:j|:>

Nghia là, nguòi ta dùng phàn ùìig day clmyèn polymeraza de nhàn gen A

-dò chinh là gen ( 1- 3, 1-4 ) - P-glucanaza cùa B amvIoUquefaciens - bang

cap mòi thù nhàt ( mòi so 1 va mòi so 2 ) va de nhàn gen B - dò là gcn ( 1 - 3 ,

] -4 ) _ p-glucanaza cua B macerans - bang cap mòi thù hai ( mòi so 3 va mòi

so 4 ) Sau khi thu dudc san phàm cùa cà gen A làn gen B, nguòi la tròn làn

chùng vói nhau, làm bién tình chùng va lai chay phàn \(ng, day chuyen

phùt d 70" C, pH 6 enzym tu càc vi khuàn cha me chi con it hdn 5 % boat

tình trong khi dò enzym lai tìét ra tu nàrn men van gifr dUdc 90 7(> boat

tình [ 2 8 , 2 9 , 9 7 9 8 ]

Trong nhfrng nàm lói so lUdng va chùng loai càc san phàm lù nam men

sé con làng lèn nhanh chong do viec su dung ky Ihuàt di truyén de dira càc gen xàc dinh tir dong vat, ihuc vat vào nàm men va dùng nàm men nhu

nhiing " nhà mày U bon " nhimg nàng suàt rat cao, de san xuàt càc boat chat

_ y '' y n "^

ma Uuóc day chi tàch chiét dudc vói so lUdng it oi va rat khó khan tu càc bo ph^ì cùa dong v^t, thuc vàt nhu càc enzym, honnon Tóm lai, dùng nhu

tfjc già Le Dinh Ludng dà viét : ì^ùm men chinh ìà dòi tifóng quan ti gag

bac nhat cua cong nghi sinh hoc hien dai [16]

30

B VÀT LIRIJ VA PHLrONG PHÀP

I VÀTLI$U

1.1 Càc nói nam men

Bang 3 Càc nói nàm men dà dudc su dung

nt

ni Nhà mày Thuc phàm E)à nàng Vien Còng nghièp thuc phàm Ha noi Nlìà mày mi Chùa boc Ha noi

Nhà mày mi Tudng Mai, Ha noi Nhà mày rudu Ha noi

9

Men tlìUdng phàm cùa Anh Men thUdiìg phàm cùa Uà lan f^ai hoc Tòng hdp Ktìsetsart, Thailand

Bành men cùa Hòi Bành men Hung Dung Bành men 1 hanh Hoà Bành men Làng Vàn

y

Bành men Ha Bac Bành uìcn Ha Dòng Bành men N g à T u V o n g Bành men O Chd Dùa Bành men Chùa Hudng Bfuih men Sài gòn Cdm rUdu Cùa hloi Cdm rUdu Cùa Lo Cdm rUdu Hmig Dung Qua Tao la

Qua Na

Qua Md

32

1.2 Ho» chat tinh khiét

Moi truòng du crS pepton

Là mòi truòng dù dudc bò sung thèm 10 g Pepton,

Moi trUdng lén men

Là mòi truòng du dUde bó sung IO % ( w / v ) duòng

y O

Mòi trUòng tòi tliiéu

Cìlucoza 20

K H P O , 2 MgSO,, i ( N H , ) , S O , l

Agai*-agar 20 Nude cài 1000 mi

Mòi trUòng sinh bào tiV,

CH3 COONa 20

KCl 3 Agar-Agai" 20

Nude càt 1000 mi

34