泸型酒酒醅中梭菌群落的发酵演替规律和功能预测

【目的】研究泸型酒酒醅中梭菌(Clostridia)群落的演替规律,探讨梭菌群落在酒醅发酵过程中的潜在功能。【方法】利用实时荧光定量PCR技术结合高通量测序技术研究不同发酵时间泸型酒酒醅中梭菌丰度变化;通过梭菌16S r RNA基因序列高通量测序数据分析揭示梭菌群落演替规律,并运用LEf Se分析找出标志性OTU;通过PICRUSt分析对梭菌功能组成进行预测。【结果】泸型酒发酵过程酒醅中梭菌的生物量在发酵14 d上升至最高(3.46×10~7 copies/g),梭菌占总细菌的相对丰度在发酵20 d达到最高(6.67%);对梭菌群落结构的聚类分析结果表明,发酵7 d的酒醅梭菌群落结构显著区别于其他发酵时间,主要体现为存在17个标志性OTU,其中大部分分类学地位尚不明确;PICRUSt分析显示梭菌主要参与氨糖与核糖代谢、磷酸戊糖途径,其次是果糖和甘露糖代谢、TCA循环、糖酵解途径、丙酸及丁酸代谢。【结论】泸型酒酒醅中梭菌的生物量和占细菌的相对丰度在发酵开始后的2-3周内逐渐达到最高,而梭菌群落的结构则在发酵1周内便发生了显著改变,并在发酵2-3周内趋于稳定。在发酵2-3周时有较多与丙酸、丁酸等风味物质代谢相关的基因在酒醅梭菌中被预测到。     

泸型酒酒醅中梭菌群落的研究

正泸型酒(又称浓香型白酒)的生产以高粱为主要原料,以大曲为糖化发酵剂,采用泥窖进行多菌种混合循环固态发酵,窖池中存在的微生物主要包括酵母、霉菌、细菌、古菌等,这些独特而复杂的窖内微生物群落是泸型酒独特风味形成的关键~([1])。梭菌对于泸型酒中己酸乙酯、丁酸乙酯等典型风味物质的形成具有重要作用,虽然已对窖泥进行了群落结构和演替规律的研究,但对酒醅中的这类微生物的变化及其功能则研究甚少。本期刊登了马     

泸型酒酒醅与窖泥中梭菌群落结构、演替和功能差异

梭菌对泸型酒风味品质的发酵形成具有重要作用,但目前对酒醅和窖泥中梭菌群落的物种组成、发酵演替规律以及代谢功能的差异尚缺少深入认识。采用分子微生态学技术,在种水平上对比了同一窖池的酒醅和窖泥中梭菌纲细菌群落的结构差异和演替规律,并通过纯培养方法分离和评价了梭菌菌株的主要挥发性脂肪酸组成差异。结果表明,窖泥发酵过程中梭菌纲细菌和总细菌的基因拷贝数比值相对稳定(71.5%–91.2%),而酒醅中梭菌的变化则较大(0.9%–36.5%)。酒醅中优势梭菌纲细菌主要是梭菌属(Clostridium,19.9%)、沉积物菌属(Sedimentibacter,8.8%)和氢孢菌属(Hydrogenispora,7.2%),而窖泥中主要为氢孢菌属(57.2%)、沉积物菌属(5.4%)和产己酸菌属(Caproiciproducens,4.9%)。窖泥及酒醅发酵过程中梭菌群落结构差异显著(P=0.001)。分离获得的20株梭菌菌株具有不同的产挥发性脂肪酸能力。结果表明,窖池中梭菌纲细菌群落存在时空异质性,其结构和功能差异对泸型酒风味形成具有影响。     

高通量测序研究浓香型酒醅的细菌菌群多样性及共变性

高通量测序研究河南三个不同酒厂的浓香型酒醅的细菌微生物菌群,逐次在门、纲、目、科和属5个水平上分析入窖酒醅和出窖酒醅的菌群多样性,探究酒醅发酵后菌群的共性变化规律.结果表明:浓香型酒醅在门水平上的优势菌为厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、异常球菌-栖热菌门.在属水平上的优势菌有乳杆菌属、肠杆菌属、短波单胞菌属、克...     

水热条件变化对黑土细菌群落结构的影响及其演替特征

全球气候变化导致的水热条件变化,对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替,对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下,本研究旨在探索黑土细菌群落的多样性、组成和结构,以及群落演替特征的变化情况。【方法】利用中国科学院海伦、封丘、鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站长期土壤置换实验平台,选择寒温带地区(中国海伦)的黑土作为研究对象,并将其移置于暖温带地区(封丘)和中亚热带地区(鹰潭)以模拟水热条件增加。通过采集2005年至2011年的63个黑土样本(包括原位、移置封丘县和移置鹰潭市),利用16S rRNA基因高通量测序技术,研究了水热条件变化对黑土细菌群落多样性、组成和结构的影响;同时结合土壤理化性质,分析环境因素与微生物群落特征间的关系,并计算物种周转率(w)。【结果】经过6年的移置,将寒温带黑土移至暖温带和中亚热带后,土壤的理化性质发生了显著改变。土壤有机质和全氮含量显著降低,地上部生物量显著减少。土壤细菌群落的多样性下降,群落组成和结构发生了显著变化。主要细菌类群包括疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等,其中疣微菌门在移置鹰潭地区后的相对丰度显著增加。此外,气候因子与微生物群落特征高度相关。非度量多维尺度分析显示,群落结构随水热条件和时间的变化而演替,这与微生物时间周转率的增加相关。在不同水热条件下,细菌群落的时间周转率差异显著,依次为0.030 (海伦)<0.033 (封丘)<0.045 (鹰潭)。【结论】6年的水热条件增加显著降低了细菌群落的多样性,显著改变了其组成和结构,并加快了细菌群落时间周转率的响应。     

黄泥河林区鼠类群落演替的研究

本文研究了吉林省黄泥河林区5个次生植被类型的鼠类群落结构和生物量的变化。原始针阔混交林采伐后,大林姬鼠数量减少,棕背(鼠平)数量增加,黑线姬鼠侵入。形成次生阔叶林和人工落叶松林后,鼠类群落仍为原始针阔混交林中的大林姬鼠+棕背(鼠平)群落类型。人工红松林的形成使棕背(鼠平)数最明显减少,成为大林姬鼠群落。森林开垦成农田,相应形成黑线姬鼠+大林姬鼠群落。草甸发展成草甸森林,鼠类群落由东方田鼠+棕背(鼠平)演变成棕背(鼠平)群落。并分析了环境因素对鼠类演替的影响。     

烟叶陈化过程细菌群落演替特征

仓储生态因子和烟叶化学成分的改变直接影响烟叶微生物群落结构和功能。以储存在贵阳库(GY)、坛厂库(TC)及紫云库(ZY)的云南保山C3F烟叶为研究对象,对不同陈化时间(0、6、12、18、24个月)的烟叶样品提取微生物总DNA,利用Illumina Hi Seq平台对细菌的16S rRNA V4区进行高通量测序,并结合主要化学成分分析,以期揭示烟叶陈化过程中细菌群落演替规律及其与烟叶化学成分间的作用关系。研究结果表明,烟叶细菌群落以假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、寡养单胞菌属、芽孢杆菌属为优势属;随陈化时间的增加,细菌优势群落呈现出变形菌门和厚壁菌门间消长变化的趋势,陈化后期芽孢杆菌(厚壁菌门)优势度明显增强;烟叶陈化过程中,细菌优势功能群变化与化学成分逐级降解间呈显著的相关关系,主要表现为由降解糖类菌群向降解淀粉类菌群,再向降解纤维素类菌群变化的趋势;其中,影响菌群演替的关键因素是水溶性总糖和纤维素。研究结果揭示了在烟叶陈化过程中存在显著的细菌群落演替特征,加深了对烟叶陈化机制的理解,为微生物调控烟叶陈化过程提供了科学依据。     

深圳湾福田红树林群落演替

对深圳湾福田凤塘河红树林演替过程中的群落结构、物种组成、多样性变化及演替趋势的研究结果表明:(1)演替各阶段群落均由秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)及老鼠簕(Acanthus ilicifolius)5个种类组成。(2)演替早期(4 a)群落高度增长较快,之后继续保持较快增长,至17 a时趋于稳定,之后增长速度缓慢。(3)4 a和17 a的群落立木级均分布在Ⅱ级—Ⅳ级,56 a和73 a的群落立木均达到最高级Ⅴ级,该两群落立木在Ⅱ级—Ⅴ级均有分布。(4)随着演替的进展,除了73 a群落盖度较56 a群落稍有下降外,其它演替群落盖度逐渐增加;群落胸高断面积表现出与盖度一致的变化趋势;群落个体密度则逐渐下降;群落物种多样性和均匀度不断提高,群落优势度则逐渐下降;群落相似性系数的变化表明在演替过程中群落物种组成结构没有发生明显变化。(5)群落变化及演替为:秋茄+桐花树群落→秋茄群落→白骨壤+秋茄群落→白骨壤群落。     

基于26S rDNA D1/D2序列分析酱香型白酒酒醅中酵母菌的群落结构

【目的】比较分析不同发酵阶段的酱香型白酒北大仓酒醅中酵母菌的群落结构。【方法】酒醅样本采集自黑龙江省北大仓白酒不同阶段的发酵窖池,采用平板分离技术获得大量酵母菌纯培养物;基于26S rDNA D1/D2区域的碱基序列,准确鉴定酒醅中的酵母菌;根据酵母菌的数量变化、种类组成、相对频率、多样性指数及其相似性系数,研究酱香型北大仓白酒酒醅中酵母菌的群落结构特征。【结果】北大仓白酒酒醅中酵母菌数量在酿造过程中的变化,遵循着"升高-降低-升高-降低"的规律;第1轮"升高-降低"的过程表现出急剧的"速升速降"特点,而第2轮"升高-降低"的过程则具有相对来说比较温和的"缓升缓降"特征。酒醅内的酵母菌鉴定为8属13种,总体多样性指数处于较高的水平,发酵初期酵母菌多样性指数逐渐增加,最高的多样性指数(1.89)出现在发酵第5 d的酒醅内;然后又逐渐下降,发酵至第11 d时降至最低(0.66);酒醅发酵至13 d时开始直至发酵末期,多样性指数呈现出波动性变化。北大仓白酒酒醅中酵母菌的种类组成总体来说比较接近,大多数情况下相似性系数都高于0.5,说明在白酒酿造过程中酵母菌的组成和分布处于一个相对稳定的状态。对于北大仓白酒酒醅内存在的常见酵母菌来说,Issatchenkia orientalis、Pichia kudriavzevii和Saccharomyces cerevisiae可能在酿造过程中发挥更重要的作用。【结论】北大仓等酱香型白酒的酒醅内存在着丰富的酵母菌资源,阐明酒醅内酵母菌的群落结构可以为解析酱香型白酒的发酵机理提供基础数据和理论基础。     

泸型酒窖泥中梭菌的分离及代谢产物分析

[目的] 分离窖泥中的梭菌微生物并对其代谢产物进行评估。[方法] 对窖泥中梭菌群落的16S rRNA基因进行高通量测序;利用高丰度的梭菌OTU序列在KOMODO数据库进行培养基的预测,定向分离窖泥中梭菌菌株;采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用仪对窖泥和代表性梭菌菌株的挥发性代谢产物进行检测。[结果] 利用KOMODO数据库预测的梭菌培养基共计筛选到31株梭菌微生物,分属于梭菌属的14个种;根据风味代谢特性,这些菌株主要分为两大类,一是C.carboxidivorans、C.sporogenes和C.tyrobutyricum等产酸为主的梭菌,二是C.beijerinckii、C.butyricum和C.sphenoides等产醇为主的梭菌。[结论] 利用测序序列预测培养基有助于从窖泥中分离获得丰富的梭菌菌株,其物种和代谢能力的多样性对解析白酒复杂风味形成机理奠定了一定的基础。     

河南浓香型酒醅的真菌微生物菌群多样性及共变性

通过高通量测序研究河南三个不同酒厂的浓香型酒醅的真菌微生物菌群,逐次在门、纲、目、科和属5个水平上分析入窖酒醅和出窖酒醅的菌群多样性,探究酒醅发酵后菌群的共性变化规律.结果表明:出窖酒醅的真菌微生物多样性高于入窖酒醅的真菌微生物多样性,出窖酒醅的真菌主要有镰刀菌属Fusarium(相对丰度17％ ～32％),Plect...     

Bacterial community analysis in three types of the fermented seafood,jeotgal, produced in South Korea

Jeotgal is a traditional Korean seafood fermented by indigenous microbes. The bacterial community in five myeolchi-jeot (Engraulis japonica), five meongge-jeot (Halocynthia roretzi), and six saeu-jeot (Acetes japonicas) produced in South Korea was analyzed by barcoded pyrosequencing targeting the V1/V2 hyper-variable regions of the 16S rRNA gene. All samples were dominated by the phyla Firmicutes, which represented 67.7% (SD = 27.2%) of the population. Tetragenococcus halophilus and Tetragenococcus muriaticus were the predominant species in myeolchi-jeot. The LABs, Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus, and Weissella koreensis were the predominant species in meongge-jeot. In myeolchi-jeot and meongge-jeot, the bacterial communities within samples were consistent in their predominance, however each of saeu-jeot samples had inter-individual variety in the bacterial community leading to the difficulties of standardization for the commercial production of saeu-jeot. The results of this study will conclusively help to expand our basic knowledge of jeotgal and the related microorganisms involved in food fermentation.     

基于PLFA指纹图谱表征浓香型酒糟醅微生物群落结构

以9株白酒酿造过程中常见的菌株为对象,研究了不同种属菌株的细胞膜特征组分磷酸脂肪酸(PLFA)的特征,以及检出量与菌株生物量之间的关系.结果表明:供试细菌、放线菌、霉菌和酵母菌的PLFA指纹图谱存在显著差异,各菌株的PLFA指纹图谱可作为区别种属的依据.不同供试菌株生物量在一定范围内与检出的总PLFA量或16:0含量呈线性关系.将不同生物量的革兰氏阳性菌G+、革兰氏阴性菌G-和真菌分别加入糟醅后,检出的PLFA相对含量与对照差异显著.基于PLFA的指纹图谱能够定量或半定量地表征糟醅微生物群落结构特征及动态变化.经对多家酿酒企业糟醅PLFA组成的检测及微生物群落结构的剖析,该方法具有普适性.     

林窗干扰与森林群落演替

林窗干扰是影响森林群落演替的一个重要因素。该文从林窗干扰和森林群落演替理论及林窗对森林群落微环境、植物入侵和定居、群落结构、群落演替的影响等方面简要介绍了当前国内外有关林窗干扰与森林群落演替的研究现状和研究前景。     

浓香型白酒发酵过程中窖内古菌群落分布特征

泥窖池多菌种固态发酵是浓香型白酒的典型特点,其中古菌是重要的酿造功能菌,但目前对发酵过程古菌的群落分布及多样性尚缺乏研究。采用高通量测序技术,分析了浓香型白酒发酵过程酒醅与窖泥中古菌的生物量、群落组成与演替规律,并通过共现性网络分析了古菌与细菌的潜在互作关系。结果表明,窖泥中古菌平均生物量约是酒醅的200倍,两者之间古菌群落的结构差异不显著(r=0.017,P=0.074),但演替规律存在显著相关性(r=0.30,P=0.03)。甲烷杆菌属Methanobacterium是酒醅与窖泥中丰度占比最高的古菌,其他优势群类依次为甲烷八叠球菌属Methanosarcina、甲烷粒菌属Methanocorpusculum、甲烷囊菌属Methanoculleus和甲烷短杆菌属Methanobrevibacter。共现性网络分析显示甲烷杆菌属在酒醅与窖泥中与多数细菌为正相关,特别是与窖泥中主要细菌氢孢菌属Hydrogenispora和产己酸菌属Caproiciproducens。研究结果揭示了浓香型白酒窖池中古菌群落的时空分布特点及潜在功能。     

Bacterial community succession in a high‐altitude subarctic glacier foreland is a three‐stage process

Alpine glaciers are retreating rapidly, exposing foreland minerals, which develop into soils. Bacterial communities in glacier forelands exhibit high rates of turnover and undergo dramatic shifts in composition within the first 50 years after deglaciation, followed by relative stabilization and convergence. This period of microbial development occurs simultaneously with plant colonization in most systems; thus, it remains unclear whether the changes in the bacterial communities occur primarily as the result of edaphic, climatic or biotic factors. We examined bacterial community structure along two replicate chronosequences within the glacial foreland of Duke River Glacier, Yukon, Canada. This foreland is estimated to include >200 years of bare soils before an appreciable grassline, likely due to the high latitude and altitude of the glacier. This enabled us to examine bacterial community development prior to plant colonization over a longer period than previous studies. We observed three successional groups in the chronosequence: (i) an ‘early’ group in soils of less than approximately 50 years since deglaciation; (ii) an ‘intermediate’ group within bare soils, after the early period but before the grassline, containing communities with a relatively high degree of variability in composition; and (iii) a ‘grassline’ group in soils collected after plant colonization with higher diversity but lower age‐group variability in community composition. These findings suggest rapid replacement and addition of species better adapted to glacier foreland conditions followed by slower community shifts over the next 150 years and, finally, indications of a possible response to plant colonization.