生物热对传统固态发酵菌群演替及其代谢影响的研究进展

解析传统固态发酵中产生的生物热对微生物菌群代谢的影响,是认识发酵机制、调控发酵过程、保证发酵效率的关键之一。固态发酵过程中,微生物菌群代谢活动所产生的生物热及传热效率低等问题引起微环境温度升高,进而影响微生物的生长与代谢。然而,关于传统固态发酵微生物受生物热的影响及其适应机制仍不明晰。因此,本文以传统固态发酵体系为研究对象,阐述持续生物热介导的高温对固态发酵过程中微生物群落演替和代谢功能的影响,并提出复杂群落中具有多层次调控微生物代谢以适应高温环境的方式,主要从微生物群体与个体层面介绍可能存在的耐热机制。了解生物热对传统固态发酵微生物的影响及潜在的耐热机制,有助于靶向调控发酵过程、强化高温发酵等,以满足未来的工业化需求。     

大曲贮存过程中原核微生物群落结构及风味成分演替规律

【目的】研究大曲贮存过程中原核微生物群落结构及风味成分变化规律,阐述大曲贮存阶段的必要性和重要性,并探索不同微生物种属之间的相互关系,为更好地控制大曲品质提供微生物和风味方面的参考依据。【方法】通过Mi Seq高通量测序剖析大曲成熟过程中原核微生物群落结构变化;利用共存(Co-occurrence)模式方法分析不同种属微生物之间的相关关系,预测其相关性;利用SPME-GC-MS分析贮存过程中大曲风味成分的变化规律。【结果】采用Mi Seq测序方法共得到3 710个OTUs,除不能有效比对的序列外共鉴定出29个门和160个种属。其中,乳杆菌属、芽孢杆菌属、明串珠菌属、高温放线菌属、乳球菌属等是大曲中的优势菌群。随大曲贮存时间推移,贮存前期不断积累酸、醇类物质,后期酯类及含氮类等重要风味物质不断形成,而4-甲基苯酚等异味物质的含量却不断降低。相关性分析结果表明,乳酸菌与乳酸、乙酸等酸类物质之间存在显著的相关性,芽孢杆菌与酸类及含氮化合物之间存在显著的相关性。【结论】大曲贮存过程中,原核微生物结构不断发生调整,风味物质向更优质白酒风味进行变化。除环境因素外,原核微生物的代谢活动对风味物质的形成具有重要的影响,因此大曲贮存是白酒酿造过程中必不可少的环节。     

MYB 转录因子在植物抗逆胁迫中的作用及其分子机理

摘要: 在植物抗逆反应体系中, 通过转录因子调控功能基因的表达, 是植物逆境应答反应的关键环节。作为植物体内最大的转录因子家族之一, MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)类转录因子在植物抗逆胁迫过程中起着重要的作用。文章论述了MYB转录因子的结构特征、功能特性及其分子机理, 并结合研究进展着重讨论了它们在植物抗逆胁迫中的作用。     

两株耐寒PGPB的分离及其对藏北当地牧草生长的影响

为了从青藏高原北部(简称藏北)退化草原的土壤中分离筛选可以促进当地典型牧草生长的促生菌株,以促进藏北植被修复。该文通过采用稀释涂平板的方法,分离耐低温植物促生菌株,并结合盆栽试验设计,评估分离细菌对当地牧草生长的影响。结果表明:(1)从西藏土壤中成功筛选得到两株耐低温细菌TS22和TS27,经16S rRNA基因鉴定分别属于Brevibacterium sp.和Bacillus mycoides。(2)通过离体评估两株分离菌植物促生属性的结果显示,菌株TS22和TS27均具有产生IAA、SID的能力和ACC-脱氨酶活性,TS22具有较高的ACC-脱氨酶活性(264.69 nmol·α-KB mg~(-1)·h~(-1)),TS27显示出较强的产IAA[(7.52±3.85) mg·L~(-1)]和SID(92%)的能力。(3)盆栽试验显示,在10℃低温环境下,菌株TS22和TS27对早熟禾和老芒麦生长的影响因植物和菌种的不同而有所不同;菌株TS22在株高、根长、地上和地下干重方面显著促进了早熟禾的生长,且促生能力优于TS27。该研究结果为植物-微生物技术在藏北高寒地区植被恢复中的使用提供了很好的菌种资源和实践基础。     

基于高通量测序技术解析浓香型白酒中窖泥臭味物质4-甲基苯酚的来源

【目的】研究浓香型白酒中主要窖泥臭味物质4-甲基苯酚的原料来源;解析窖泥菌群结构,从中分离得到产4-甲基苯酚的菌株,以明确4-甲基苯酚的微生物来源。【方法】运用气相色谱-质谱连用(GC-MS)技术对窖泥、糖化料和大曲中的4-甲基苯酚定性定量;运用高通量测序技术解析窖泥的菌群结构,并通过可培养技术从中筛选产4-甲基苯酚的微生物。【结果】糖化料和曲粉中4-甲基苯酚含量均低于检测限。窖泥中检测到4-甲基苯酚,其中窖底窖泥4-甲基苯酚含量达到24.24μg/g。测定的窖泥菌群主要包括8个纲,其中Bacteroidia、Clostridia和Methanobacteria在上中底部窖泥中含量均高于8%,为主要优势纲。窖泥中含量在1%的属有11个,主要包括Clostridium、Aminobacterium、Methanobacterium、Methanobrevibacter等。经过分离筛选,窖泥中的Clostridium aminovalericum、Clostridium ultunense和Clostridium purinilyticum可产4-甲基苯酚,与窖泥高通量测序结果比对显示,含量都在0.20%以上。【结论】4-甲基苯酚主要来源于窖泥,窖泥微生物可代谢产生4-甲基苯酚。窖泥菌群结构复杂,窖池不同深度的菌群结构并不一致,其中Clostridia及Clostridium与4-甲基苯酚的变化规律相似,含量随深度增加而升高。从窖泥中筛选得到3株产4-甲基苯酚的菌株,3株菌都属于Clostridium。Clostridium在窖泥中的含量达到4.89%,其中筛选得到的3株菌在窖泥中的总含量接近1%,综上得出Clostridium是4-甲基苯酚的主要微生物来源。     

中高温大曲制作过程中火圈真菌菌群演替规律及其风味功能

[背景] 大曲真菌为白酒发酵过程提供发酵剂和糖化剂,火圈为白酒生产提供重要的风味物质,但针对火圈真菌的菌群演替规律及风味功能尚不清楚。[目的] 探索中高温大曲火圈真菌菌群演替规律及风味功能,为优化制曲工艺,提升白酒品质提供理论支撑。[方法] 使用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术和内转录间隔区扩增子测序技术,结合中高温大曲制作过程火圈的理化参数,采用冗余分析的手段对大曲制作过程中火圈真菌演替规律及风味功能进行解析。[结果] 大曲火圈中的乙酸乙酯、丁酸乙酯、正己酸乙酯、乳酸吡喃糖苷甲酯和油酸乙酯等酯类化合物,苯乙酸乙酯、2,4-二甲基苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇等芳香族化合物,酸类化合物乙酸,醇类化合物3-辛醇、糠醇等化合物的含量高于曲皮、曲心中的含量。大曲制作过程中从第4阶段开始,火圈位置温度>40℃,还原糖的含量>2%,产生美拉德反应,火圈逐渐形成。库德里阿兹威氏毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）、扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）是火圈中的优势真菌,在大曲制作的第2-3阶段占据了95%以上的丰度,此时火圈真菌的多样性最低。[结论] 中高温大曲火圈真菌群落演替主要受还原糖含量和温度的影响。大曲火圈为白酒生产提供了重要的酯类、芳香族、酸类、醇类化合物等风味物质,以及P.kudriavzevii、S.fibuligera等白酒发酵的核心酵母菌群,对白酒的生产起着重要的作用。研究结果进一步加深了对火圈的认识,为制曲工艺的调整、白酒品质的提升提供理论依据。     

酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌前噬菌体的鉴别

【背景】噬菌体是微生物群落的重要组成部分,但传统白酒发酵中噬菌体的分类和存在尚不清楚。【目的】通过检测公共数据库和酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)基因组中的前噬菌体整合区域,探究传统酱香型白酒发酵中关键功能菌株的前噬菌体分类和侵染情况。【方法】使用未培养(细菌全基因组分析)和可培养(菌株筛选和特异性PCR反应)技术对不同环境来源和来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体的分类和存在进行解析。【结果】细菌全基因组分析显示,30株来自不同环境的地衣芽孢杆菌基因组中共注释到165个前噬菌体,其中63.6%(105/165)为完整前噬菌体序列。97.1%感染地衣芽孢杆菌的噬菌体属于长尾噬菌体科(Siphoviridae),2.9%属于肌尾噬菌体科(Myoviridae),53.0%完整前噬菌体的基因功能未知。在来自酱香型白酒发酵的B. licheniformis MT-B06中检测到7个前噬菌体整合序列,其中57.1%(4/7)为完整前噬菌体序列,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌存在多种不同前噬菌体的共感染。来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体存在来自细菌基因组上相邻CotD孢子外壳蛋白(CotD family spore coat protein)基因的水平基因转移。在26株来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中,69.2%(18/26)存在噬菌体编码主要衣壳蛋白的基因,100.0%(26/26)存在噬菌体编码CotD孢子外壳蛋白的基因。【结论】来自不同环境的地衣芽孢杆菌和酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中存在高水平的前噬菌体整合,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体中广泛存在来源于宿主的CotD孢子外壳蛋白基因的水平基因转移。本研究为首次对传统发酵白酒中噬菌体的分类和存在进行探究,有助于对发酵微生物群落中噬菌体-细菌相互作用加深理解。     

植物对硼的吸收、转运及其遗传调控(综述)

硼是植物生长发育必需的一种微量营养元素,缺硼和硼毒害是国内外农业生产中普遍存在的问题,不仅影响产量,而且还会降低品质。近年来,植物的硼吸收和转运机制研究取得较大进展,从而为基因工程改良植物的缺硼和硼毒害奠定了重要基础。本文就植物对硼的吸收和转运机制以及植物对缺硼和硼毒害耐性的遗传调控研究概况进行综述。     

酱香型白酒发酵中两株主要乳酸菌对酿造微生物群体的影响

【目的】研究从酱香型白酒发酵酒醅中分离得到的2株主要乳酸菌Lactobacillus homohiochii XJ-L1和Lactobacillus buchneri XJ-L2对酱香型白酒发酵中酿造微生物群体的作用,并探索该种相互作用对酱香型白酒品质的影响。【方法】结合抑菌实验和组合发酵实验研究L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2对酿造微生物群体生长的影响,通过对纯培养和共培养体系中代谢物的比较,研究2株优势乳酸菌对主要酿造酵母风味相关代谢产物的影响。【结果】L. buchneri XJ-L2能够抑制3株芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens XJ-B1,Bacillus subtilis XJ-B2,Bacillus licheniformis XJ-B3)、5株霉菌(Aspergillus oryzae XJ-M1,Aspergillus niger XJ-M2,Aspergillus flavus XJ-M3,Aspergillus albicans XJ-M4,Rhizopus oryzae XJ-M5)、2株酵母(Schizosaccharomyces pombe XJ-Y4,Geotrichum candidum XJ-Y5)的生长;L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2能够促进3株主要酵母(Saccharomyces cerevisiae XJ-Y1,Zygosaccharomyces bailii XJ-Y2,Pichia galeiformis XJ-Y3)的生长,同时促进其酸类、醇类、酯类等风味物质的代谢。【结论】L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2可促进3株主要酵母的生长代谢,同时L. buchneri XJ-L2明显抑制细菌、霉菌和少数酵母的生长,以此促进和维持主要酵母在酱香型白酒发酵过程中的生态地位,从而影响酒中酸类、醇类、酯类等风味物质的形成,保证酱香型白酒的品质。因此,适当比例的乳酸菌对维持酿造微生物区系平衡,生产典型酱香品质白酒具有重要意义。     

荧光定量PCR法定量白酒固态发酵过程中产土味素的链霉菌

【目的】荧光定量PCR法具有特异性高、灵敏度高等优点,在定量复杂环境中微生物数量方面得到广泛应用。本文采用荧光定量PCR方法对固态白酒发酵过程产土味素链霉菌进行定量分析并验证其准确性。【方法】通过优化大曲和酒醅中微生物基因组提取方法,并建立相应的大曲和酒醅两种基质条件下的荧光定量PCR标准曲线,并对方法的精度和准确度进行验证分析。采用荧光定量PCR方法对大曲和酒醅中产土味素链霉菌进行定量分析。【结果】结果表明大曲中产土味素链霉菌数量在105数量级,并且清茬曲中此类链霉菌数量最高。酒醅发酵起始阶段产土味素链霉菌数量在104数量级,而后随着发酵的不断进行,酒醅中此类链霉菌数量有所减少。【结论】荧光定量PCR方法能够对白酒固态发酵过程中产土味素链霉菌准确进行定量分析,对采用此方法定量其他微生物具有借鉴意义。