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本研究旨在解析从白酒窖泥黄水中分离的库德毕赤酵母Y2-1耐受高浓度乳酸（LA）的分子机制。通过生长动力学、扫描电镜、抗氧化测试及代谢组-转录组整合分析，研究发现该菌株能耐受高达80 g/L的乳酸，并通过激活丙酮酸代谢、增强谷胱甘肽抗氧化系统（如上调亚精胺合成酶）及诱导ABC转运蛋白（SNQ2, ABCB7）三种策略协同作用，维持细胞稳态。该研究为理解酵母耐酸机制及选育抗逆菌株以提升浓香型白酒发酵效率提供了分子见解。
在浓香型白酒的固态发酵过程中，微生物群落经历着极为严酷的环境考验。其中，乳酸作为一种关键的有机酸，会随着发酵进程不断积累，导致发酵体系的pH值持续下降。这种高酸环境对参与发酵的核心微生物——酵母菌——构成了巨大的生存压力，直接影响其生长代谢活性，进而可能制约白酒的产率与风味物质的形成。因此，深入探究酵母如何在如此高浓度的乳酸胁迫下存活并发挥功能，对于从微生物层面理解和调控白酒发酵过程具有至关重要的意义。库德毕赤酵母（Pichia kudriavzevii ）是白酒酿造环境中的常见酵母之一，但其应对乳酸胁迫的具体分子机制尚未被充分阐明。为了填补这一知识空白，一项发表于《AMB Express》的研究应运而生。该研究以从白酒窖泥黄水（pit yellow water）中分离得到的一株库德毕赤酵母Y2-1为对象，系统揭示了其应对高浓度乳酸胁迫的复杂防御网络。
为开展此项研究，研究人员运用了多维度技术方法。核心方法包括：通过生长动力学分析评估菌株在不同乳酸浓度下的耐受性；利用扫描电子显微镜观察乳酸胁迫下的细胞形态变化；通过测定超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和谷胱甘肽水平来评估细胞的抗氧化状态；最关键的是，采用了整合代谢组学与转录组学的多组学分析策略，全面解析菌株在胁迫下的基因表达和代谢物变化全景。样本来源于中国白酒酿造环境的窖泥黄水，从中分离得到目标菌株Y2-1。
研究结果
1. 生长表型与形态适应
研究首先评估了Y2-1菌株的乳酸耐受性。结果表明，该菌株能够耐受高达80 g/L的乳酸浓度，但其生长模式呈现出延迟的双相生长特征。扫描电子显微镜观察揭示了一个有趣的现象：在高浓度乳酸胁迫下，酵母细胞发生了显著的伸长。这提示，形态适应性变化可能是Y2-1抵抗环境胁迫的策略之一。
2. 多组学分析揭示核心响应通路
通过对对照组和乳酸胁迫组的比较分析，研究共鉴定出1125个差异表达基因和817个差异代谢物。对这些分子进行通路富集分析，发现丙酮酸代谢、谷胱甘肽代谢以及ABC转运蛋白通路被显著激活。这从系统层面指明了Y2-1应对乳酸胁迫的核心生物学过程。
3. 乳酸耐受的三种协同机制
基于多组学数据的深入挖掘，研究从机制上阐释了Y2-1的乳酸耐受涉及三种相互关联的策略：
(i) 激活丙酮酸代谢，缓解质子失衡 ：乳酸在乳酸脱氢酶作用下可逆转化为丙酮酸，进入中心碳代谢（如三羧酸循环，TCA cycle）产生能量。这一过程不仅将有害的乳酸“废物”转化为可利用的能源，更重要的是，它消耗了细胞内的质子（H+ ），有效缓解了由乳酸解离带来的细胞内酸中毒（质子失衡），有助于稳定细胞内pH。
(ii) 增强谷胱甘肽抗氧化系统，清除ROS并缓冲pH ：高酸胁迫通常伴随活性氧（ROS）的积累。研究发现，Y2-1通过上调谷胱甘肽合成与代谢相关基因，增强了谷胱甘肽抗氧化系统。特别值得注意的是，亚精胺合成酶（spermidine synthase）的上调，可能促进了多胺（如亚精胺）的合成。谷胱甘肽和多胺共同作用，不仅高效清除了ROS，其分子自身的两性离子特性也发挥了细胞内pH缓冲剂的作用，进一步协助维持胞内酸碱平衡。
(iii) 诱导ABC转运蛋白，可能参与解毒与外排 ：研究发现了两个ABC转运蛋白基因SNQ2和ABCB7在胁迫下被显著诱导。这类转运蛋白通常参与将有毒物质（可能包括乳酸阴离子或其衍生物）外排出细胞，或在细胞内进行区室化隔离，从而直接降低乳酸及其毒性效应物在细胞质中的浓度，保护细胞免受损害。
研究结论与意义
该研究系统解析了库德毕赤酵母Y2-1应对高浓度乳酸胁迫的分子机制，提出了一种“代谢-转运联合防御”策略。具体而言，菌株通过激活丙酮酸代谢将乳酸导入产能途径并缓解质子失衡；强化以谷胱甘肽为核心的抗氧化系统以应对氧化损伤并辅助pH缓冲；同时诱导特定ABC转运蛋白可能用于潜在毒物的外排或分隔。这三种机制协同工作，共同维护了细胞膜完整性、麦角固醇稳态和线粒体功能。
这项研究的意义在于：首先，它从多组学整合视角为酵母的耐酸生物学提供了深刻的分子见解，丰富了环境微生物抗逆机制的理论知识。其次，研究鉴定出的关键通路（如丙酮酸代谢、谷胱甘肽代谢）和特定靶点基因（如SNQ2, ABCB7），为通过合成生物学或代谢工程手段定向改造和选育具有更强乳酸耐受性的工业酵母菌株提供了明确的遗传靶点和理论依据。最终，此类高性能菌株的应用有望提升酵母在浓香型白酒等高酸发酵环境中的生存能力和代谢活力，从而为提高发酵效率、稳定产品品质提供微生物资源与策略，具有潜在的应用价值。
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