酿酒酵母作为一种重要的工业菌种，在酒精生产、食品发酵等领域具有广泛的应用前景。为了降低生产过程成本，酿酒酵母经常面临高温、高渗透压等胁迫条件，这些环境胁迫条件会严重影响细胞正常生理代谢过程，甚至导致细胞死亡。因此获得胁迫耐性的酵母菌株是保证生产过程高效进行的重要前提。本研究从实验室前期选育的耐高温酿酒酵母出发，通过基因组编辑技术实现基因组多位点改造进一步改善耐高温酿酒酵母抗胁迫性能，以及对相关菌株进行遗传分析阐明酿酒酵母抗胁迫机理。　　TALENs辅助的多位点编辑技术(TALENs-assisted multiplex editing，TAME)在前期研究中已成功应用于提高实验室酿酒酵母BY4741乙醇耐性。本研究利用TAME技术对工业菌株进行多位点编辑以改善菌株胁迫耐受性，最终成功获得一株耐高渗透压菌株和一株耐高温菌株。在相应胁迫条件下耐高温突变菌株和耐高渗透压突变菌株乙醇代谢性能分别是出发菌株的1.2倍和1.3倍。通过对突变菌株进行全基因组重测序分析以及对突变基因进行功能注析，发现大量突变基因参与细胞壁和细胞膜相关生物过程调控，说明细胞壁以及细胞膜是保证细胞抗胁迫性能的重要因素。另外线粒体DNA拷贝数的倍增可能也参与了细胞抗胁迫性能的调控。本研究通过TALENs辅助工业酿酒酵母多位点编辑，成功获得胁迫耐性提高的突变菌株，再次证明了TAME技术在快速提高酿酒酵母复杂性状方面具有重要的应用价值，而对于酵母菌耐受机理的初步探索则丰富了关于酿酒酵母胁迫耐受性的现有理论知识。　　酵母细胞胁迫耐性机理的解析不仅对基础研究具有重要意义，对于提高酵母胁迫耐性满足工业生产要求也具有重大指导作用。本研究进一步从细胞生长、生理代谢水平分析了25个转录因子单敲除菌株对长时热胁迫和短时热激条件的响应情况，最终确认Sin3、Ric1、Srb2三个转录因子对于维持酿酒酵母细胞长时热胁迫环境下的正常代谢水平是必须的，但对于短时热激胁迫环境是非必须的。为了揭示特异转录因子在长时高温胁迫中的转录调控机制，对4个转录因子敲除菌ScY01a(sin3△)、ScY01a(ric1△)、ScY01a(srb2△)、ScY01a(mig1△)在高温环境下的转录组进行差异表达分析，解析了以四个转录因子为中心、长时热胁迫必须的转录层级调控网络。本研究成功解析长时热胁迫层级调控网络不仅可以为提高酵母菌株其他胁迫耐性提供理论依据，而对于其他物种而言也具有重要的参考意义。　　在建立长时热胁迫层级调控网络的基础上，为了进一步提高工业酿酒高温耐性以及深入挖掘转录因子对高温胁迫耐性的转录调控机理，本次研究继续以影响工业菌株高温耐性的转录因子基因SIN3，SRB2，FHL1为靶点，利用CRISPR-Cas9实现以上基因启动子区多位点编辑，组合调控基因表达水平改善目标菌株高温耐性。尽管经过多轮的多位点编辑无法有效提高工业菌株高温耐性，但研究过程中所获得的部分结果和涉及的育种策略对于微生物多位点育种具有一定参考意义。