Hybridization and adaptive evolution of diverse Saccharomyces species for cellulosic biofuel production
Notice bibliographique
Résumé
Lignocellulosic biomass is a common resource across the globe, and its fermentation offers a promising option for generating renewable liquid transportation fuels. The deconstruction of lignocellulosic biomass releases sugars that can be fermented by microbes, but these processes also produce fermentation inhibitors, such as aromatic acids and aldehydes. Several research projects have investigated lignocellulosic biomass fermentation by the baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae . Most projects have taken synthetic biological approaches or have explored naturally occurring diversity in S. cerevisiae to enhance stress tolerance, xylose consumption, or ethanol production. Despite these efforts, improved strains with new properties are needed. In other industrial processes, such as wine and beer fermentation, interspecies hybrids have combined important traits from multiple species, suggesting that interspecies hybridization may also offer potential for biofuel research. To investigate the efficacy of this approach for traits relevant to lignocellulosic biofuel production, we generated synthetic hybrids by crossing engineered xylose-fermenting strains of S. cerevisiae with wild strains from various Saccharomyces species. These interspecies hybrids retained important parental traits, such as xylose consumption and stress tolerance, while displaying intermediate kinetic parameters and, in some cases, heterosis (hybrid vigor). Next, we exposed them to adaptive evolution in ammonia fiber expansion-pretreated corn stover hydrolysate and recovered strains with improved fermentative traits. Genome sequencing showed that the genomes of these evolved synthetic hybrids underwent rearrangements, duplications, and deletions. To determine whether the genus Saccharomyces contains additional untapped potential, we screened a genetically diverse collection of more than 500 wild, non-engineered Saccharomyces isolates and uncovered a wide range of capabilities for traits relevant to cellulosic biofuel production. Notably, Saccharomyces mikatae strains have high innate tolerance to hydrolysate toxins, while some Saccharomyces species have a robust native capacity to consume xylose. This research demonstrates that hybridization is a viable method to combine industrially relevant traits from diverse yeast species and that members of the genus Saccharomyces beyond S. cerevisiae may offer advantageous genes and traits of interest to the lignocellulosic biofuel industry.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».