深海环境作为一个高压、低温(除海底火山口、热液口附近外)、黑暗以及寡营养的极端生境,生活在这里的微生物必须依靠其独特的生物合成与代谢途径来应对诸多恶劣条件。但直到现在,人们对这些生活在深海的微生物——尤其是真菌适应极端环境的生理机制的了解依然十分有限。本文通过对雅浦海沟2个站位的2个沉积物样品和2个水体样品在不同温度下进行分离纯化,以一株分离得到的胶红酵母Rhodotorula mucilaginosa CTD02菌株为研究模型,试图通过该菌株的生长特性、生理特征与组学分析(基因组、转录组分析)相结合的方法研究其冷适应性机制。CTD02菌株的温度生长实验显示,该菌株在4℃和25℃下均能生长,但4℃下生长较为缓慢,提示菌株为耐冷酵母,具有冷适应性。同时,4℃时CTD02菌株的细胞膜脂肪酸不饱和度较25℃有显著提高,提示菌株细胞膜的脂肪酸不饱和度与其低温适应性密切相关。进一步通过组学分析(基因组、转录组分析)研究CTD02菌株的低温适应机制。全基因组测序分析显示,菌株基因组大小为20.24 Mb,GC含量60.49%。转录组学分析显示,4℃培养条件下的菌株与25℃的表达差异较大,共获得3107个显著差异基因,其中2112个显著上调基因,995个显著下调基因。低温抑制了CTD02菌株在RNA加工与修饰、染色质结构与动力学、能量生产和转换、细胞周期控制、细胞分裂、染色体分裂以及氨基酸转运与代谢和脂肪酸合成与代谢等通路的基因转录水平,这些通路上发生差异表达的基因是菌株在低温环境下生长速率降低、细胞形态改变的主要原因。此外,CTD02菌株在不饱和脂肪酸代谢与合成通路上的基因在低温条件下转录水平变化显著。因此,我们选择了脂肪酸合成通路上的七个代表性基因进行了实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证,验证结果与转录组数据分析相符。我们进一步选择了脂肪酸合成通路中的两个表达差异幅度最大的基因,长链脂肪酸-辅酶A连接酶2(ACSBG2)基因和乙酰辅酶A酰基转移酶1(ACAA1)进行基因沉默。在我们分别沉默了这两个基因后,通过RTqPCR的方法对脂肪酸合成通路上相关基因表达水平进行了测定,发现两个基因的下游基因的表达量都出现明显下调。同时,基因沉默后的重组菌株在低温下的生长速度均高于野生型菌株。综合以上数据,我们认为酵母菌CTD02菌株脂肪酸合成途径上的两个关键基因ACSBG2基因与ACAA1基因与其低温适应性密切相关。ACSBG2基因通过降低脂肪酸末端乙酰基的活化能力来缩短细胞膜脂肪酸链的长度,从而提高细胞膜在低温下的流动性能力。ACAA1基因的发现揭示了低温下真核微生物可通过对乙酰CoA代谢去向的调控来抑制胆固醇的合成,从而增加了胞内脂肪酸的合成,保证低温下细胞膜的脂肪酸供给。常温与低温下基因沉默后重组菌株的细胞膜脂肪酸含量成分测定结果也验证了我们的推测,调整细胞内不饱和脂肪酸的含量与短链不饱和脂肪酸的比例是深海酵母菌株CTD02应对低温环境的一个主要方式。