不同窖龄窖泥微生物群落结构与理化指标的相关分析北大核心CSCD

旨在研究不同窖龄窖泥中主要微生物群落结构的多样性和窖泥理化指标(pH、总氮、腐殖酸、有效磷和总酸)的变化规律,并进行了相关性分析。采用凯氏定氮等方法对理化指标进行测定,通过DGGE技术研究微生物群落结构的变化,结合SPSS软件对其相关性进行分析。结果表明,随着窖龄的增加,窖泥的pH基本没有变化,总酸呈缓慢下降的趋势,总氮先上升后下降,腐殖酸和有效磷都缓慢增加;细菌和古菌的多样性指数分别在1.62-2.58和1.79-2.33之间,并都随着窖龄的增加而逐渐增加;细菌的群落结构与腐殖酸、总酸、有效磷的相关系数分别为0.972(P<0.01)、-0.987(P<0.01)、0.878(P<0.05),古菌的菌落结构与腐殖酸、总酸、有效磷的相关系数分别为0.986(P<0.01)、-0.954(P<0.05)、0.901(P<0.05),其他指标的相关性不显著;选取细菌中11个优势条带割胶测序发现大多数都为杆菌,选取了古菌4个优势条带割胶测序发现均为产甲烷菌。窖泥的理化指标和微生物群落结构随窖龄的变化呈现一定的规律,而部分理化指标与微生物群落结构有极强的相关性,这些指标对窖泥微生物驯化有极大的关系。     

浓香型白酒窖池微生物群落结构特征

窖池是中国白酒,尤其是浓香型大曲酒生产颇具特色的固态生物反应器,窖龄与微生物群落结构关系密切且复杂,对产品质量影响非常显著.本研究以微生物细胞膜的特征组分磷酸脂肪酸(PLFA)为指标,研究了不同窖龄(5年、100年和300 年)窖池窖泥、糟醅和黄水的微生物群落结构特征.结果表明:窖泥中总PLFA含量最高,糟醅次之,黄水最低.PLFA的组成因窖龄而异,黄水中总PLFA含量随窖池窖龄的增长而减小.窖泥中直链饱和脂肪酸含量最高,为PLFA总量的50.7%～73.9%,其中300年窖池窖泥最高.窖泥中表征革兰氏阳性(G+)厌氧细菌的PLFA含量较高,而糟醅和黄水中均以表征革兰氏阴性(G-)厌氧菌的PLFA含量较高.100年窖泥中表征G+菌、G-菌和厌氧菌的PLFA含量高于其他窖龄相应样品.5年窖窖泥、糟醅和黄水中真菌PLFA含量均高于其他窖龄相应样品.经主成分分析,5年窖和100年窖中主要变异菌群是G+菌和真菌,300年窖中主要变异菌群是细菌.描述窖池微生物群落特征的多样性指数可以选用PLFA的频次、Simpson优势度指数和Shannon多样性指数.     

浓香型白酒两个产区窖泥微生物群落结构分析

【目的】探索浓香型白酒两个典型产区窖泥微生物群落结构和多样性,分析窖泥微生物群落地域特征及对白酒风格形成的影响。【方法】分别提取四川和安徽两个产区窖泥样品总DNA,应用PCR-ARDRA和16S rRNA基因克隆测序技术对两个产区窖泥细菌和古菌进行研究。【结果】两个浓香型白酒产区窖泥细菌丰富,包括:厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互养菌门(Synergistetes)、Armatimonadetes类群和未分类细菌(Unclassified bacteria)。两个产区窖泥绝对优势种群均为厚壁菌门中梭菌纲(Clostridia)细菌,在四川产区窖泥中检出较多的互营单胞菌属(Synthrophomonas)和紫单胞菌属(Petrimonas)。古菌的群落组成较为简单,主要是甲烷囊菌属(Methanoculleus)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)4个产甲烷古菌类群,四川产区窖泥优势古菌为甲烷囊菌和甲烷八叠球菌,安徽产区则为甲烷八叠球菌属和甲烷鬃菌。【结论】四川和安徽两个产区窖泥微生物的16S rRNA基因克隆文库系统地反映了两者微生物群落的相似性和差异性,对揭示浓香型白酒两个产区的酒体风格差异形成有一定的参考价值。     

洋河酒窖泥细菌群落结构与菌株产酸能力分析

【背景】窖泥微生物的种类及其代谢产物类型是影响浓香型白酒发酵过程中丁酸和己酸等白酒中主要有机酸合成的影响因素之一。【目的】揭示浓香型白酒不同窖龄窖泥细菌群落结构,研究厌氧细菌产酸性能,阐明窖泥细菌与白酒中有机酸合成的相关性。【方法】通过Illumina HiSeq高通量测序,基于16S rRNA基因序列分析不同窖龄窖泥细菌的组成。分离获得厌氧细菌,通过比较菌株产丁酸和己酸能力来分析窖泥的微生物代谢特性。【结果】洋河酒窖泥细菌主要分布于梭菌纲(Clostridia)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、互营养菌纲(Synergistia)和芽孢杆菌纲(Bacilli)。20年窖龄的窖泥中氢孢菌属(Hydrogenispora)和瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)丰度显著增加。窖泥细菌间相关性分析表明,瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)为窖泥中影响最大的核心微生物,很多微生物与梭菌属(Clostridium)菌株之间多为相互促进关系。通过传统可培养方法共分离得到梭菌目(Clostridiales)的20株厌氧菌。其中梭菌属(Clostridium)菌株产酸能力高...     

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。     

基于窖泥微生物相对定量与绝对定量联用的窖泥老熟特征分析

[目的] 基于传统的相对定量法,在总DNA提取过程中加入内标菌,探索不同老熟程度下窖泥微生物菌群组成特征。[方法] 通过添加外源菌丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）作为内标菌,利用16S rRNA基因扩增子测序技术,基于相对丰度与绝对丰度解析不同老熟程度窖泥内的菌群结构和理化差异。[结果] 相对定量分析表明,随着窖泥老熟,窖泥微生物群落的多样性增加,己酸菌属（Caproiciproducens）、甲烷杆菌属（Methanobacterium）、甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）和互营单胞菌属（Syntrophomonas）等菌的相对丰度显著增高。结合绝对丰度分析,老熟窖泥内的生物量分别是新窖泥与趋老熟窖泥的600倍与28倍。不同于相对定量分析,乳杆菌属（Lactobacillus）的绝对丰度在老熟窖泥内并未降低,为新窖泥的20倍。己酸菌属在老窖泥中的绝对丰度为新窖泥的25000倍;其他功能微生物包括甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）、互营单胞菌属的绝对丰度也随着窖龄的增加而显著增加。菌群结构的绝对定量动态分析表明,新窖泥转变为老熟窖泥的过程是一个菌群组成多样性不断提高、生物量也逐步增加的过程,老窖泥中己酸菌属、互营单胞菌属、多种甲烷菌等微生物绝对量的增加,推测对降低窖泥内的乳酸含量和形成窖泥稳态环境具有重要作用。[结论] 绝对定量方法的引入,可观测不同窖龄窖泥微生物生物量的差异,解析不同老熟阶段窖泥功能微生物绝对丰度的动态变化,为窖泥菌群结构和代谢功能的定量化和因果关系研究提供了新的策略。     

不同时期窖泥理化因子、风味物质和细菌组成的相关性

[背景]窖泥品质是影响浓香型白酒质量的重要因素之一,窖泥的理化特性、微生物群落结构和风味物质等与窖泥的品质有关.[目的]揭示不同时空浓香型白酒窖泥理化因子、细菌群落结构和挥发性风味物质三者之间的关系.[方法]比较演替期(10年)和成熟期(30年)的窖泥理化因子,利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用分析窖泥中挥发性风味物...     

浓香型白酒窖池细菌群落

利用PCR-SSCP技术研究了不同窖龄浓香型白酒窖池细菌群落的变化规律,结果发现:(1)所有窖泥样品均出现9-22条较清晰的条带,其中均表现出较高优势度的条带7条,但各样品优势条带的变化规律不同;(2)所有窖泥样品平均生物多样性指数都在1.93-2.82之间,随着窖龄的增加,相同位置样品的多样性指数总体上呈递增趋势;(3)同一窖池不同位置样品的PCR-SSCP图谱相似性指数较高,在0.63-1.00之间,不同窖龄窖池的SSCP图谱相似性指数较低,在0.34-0.76之间。     

基于PCR-DGGE和高通量测序分析白云边酒窖泥细菌群落结构与多样性

【目的】探索白云边酒不同窖龄窖泥细菌群落结构及其多样性,分析窖泥细菌群落特征对兼香型白酒风格形成的影响。【方法】分别提取2年和23年窖泥样品总DNA,采用PCR-DGGE、基因克隆以及高通量测序技术,研究窖泥细菌的分布情况。【结果】白云边窖泥细菌归属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)4个菌门。2、23年窖泥共同的优势菌属(≥1.0%)包括棒状杆菌属(Corynebacterium)、香味菌属(Myroides)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、乳杆菌属(Lactobacillus)、梭菌属(Clostridium)、醋杆菌属(Acetobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、肠杆菌属(Enterobacter)和不动杆菌属(Acinetobacter)。2年窖泥特有优势菌属为Dysgonomonas、Fluviicola、变形杆菌属(Proteus)和Wohlfahrtiimonas,而23年窖泥特有优势菌属为葡萄球菌属(Staphylococcus)、Hazenella、魏斯氏菌属(Weissella)、葡糖醋杆菌属(Gluconacetobacter)和摩根氏菌属(Morganella)。【结论】2年窖泥细菌群落多样性高于23年窖泥。比较了白云边两种窖龄窖泥主要细菌组成情况,为研究微生物对白云边酒浓酱兼香型独特风味形成的影响提供依据。     

赤泥自然成土过程及其微生物驱动机制

氧化铝废渣(赤泥)堆场生态修复的关键是赤泥土壤化。运用空间代替时间的方法,在未采取人工修复措施的赤泥堆场采集具有时间序列特征的赤泥样品,通过测定其理化生化指标及微生物群落结构变化,研究赤泥的自然成土过程及其微生物驱动机制。结果表明: 随赤泥泥龄的增加,其物理指标孔隙度、水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径提升,容重降低;化学指标pH值、电导率、酸中和能力和交换性钠饱和度降低;生化指标有机碳、总氮、有效态磷、微生物生物量碳、土壤基础呼吸提升,代谢熵降低。微生物Shannon多样性指数增加,群落结构由产氧光合细菌蓝细菌门、不产氧光合细菌绿菌门和绿弯菌门占据绝对优势转变为变形菌门、放线菌门和厚壁菌门占据优势地位,富营养细菌与贫营养细菌丰度比值明显增加。微观形态分析表明,微生物及其代谢产物通过对赤泥颗粒的吸附、链接、缠绕及包裹形成微生物-赤泥聚合体。在自然堆置过程中赤泥自发地由贫营养的极端生境向土壤生境转变,微生物通过提升营养水平、降低盐碱度、改善质地结构等途径参与赤泥的自然成土过程。     

DGGE分析东江流域农村饮用水源中微生物多样性及其与环境因子相关性

为评价东江流域农村饮用水源中微生物多样性及其与环境因子的相关性, 分别采集了集中式供水井、塘坝型水井、猪场附近水井、普通村落水井、水库水5种水样, 进行基因组总DNA的提取和主要理化指标的测定, 运用DGGE技术分析各水样总DNA的PCR产物。UPGMA聚类分析DGGE指纹图谱结果表明, 相同类型水样的微生物群落结构相似性较高, 聚集到一个分支上; 典型相关性分析(CCA)结果表明, 水体中总磷(TP)和总氮(TN)的浓度与微生物群落结构的关联度最高, 即磷和氮两种生命过程的基本元素对微生物群落影响最大; 序列分析表明农村饮用水源中微生物群落结构丰富, 包含了螺旋体门(Spirochaetes)、蓝藻门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)5个门的细菌, 且每类水样拥有各自的优势菌。     

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。     

厌氧产酸菌群培养技术在窖泥质量快速检测中的应用

【背景】窖泥质量决定了浓香型白酒品质的高低,窖泥中的产酸功能菌群显著影响着窖泥的质量及对应的浓香型白酒品质,但目前对窖泥质量的评价尚缺乏明确和完善的标准。【目的】建立一种快速、准确评价窖泥质量的方法,解析窖泥中参与己酸合成的重要微生物。【方法】通过窖泥产酸菌群培养和产酸代谢特征研究,构建厌氧产酸菌群发酵体系,根据窖泥中厌氧菌的己酸合成能力来评价相应窖泥的质量;利用高通量测序技术分析可培养发酵体系中产己酸功能微生物的群落组成。【结果】葡萄糖碳源相比乳酸碳源可以更有效地富集窖泥中的产己酸菌群;采用毫升级别发酵体系、对窖底泥进行多点取样,产酸菌群发酵代谢产物稳定期的己酸产量、己酸/丁酸值可较准确地评价不同窖泥的质量。16S rRNA基因测序结果表明,利用产酸菌群培养方法可以有效地富集未培养产己酸细菌(Uncultured bacterium Caproiciproducens)。【结论】基于产酸菌群培养的窖泥微生物发酵体系可用于实际生产中快速、准确地评价窖泥质量,并为窖泥微生物己酸合成代谢机制的研究提供参考。     

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     

云南省蒙自酸性矿山排水微生物群落结构和功能

为探究酸性矿山排水生态系统不同环境中的微生物群落和功能,全面了解酸性矿山排水的形成和发展规律,采用高通量测序技术研究云南省蒙自某矿区酸矿水坑和周边溪水中的原核微生物群落组成,并结合样本理化特征分析影响群落结构的主要因素,进而解析菌群的环境功能。研究发现酸矿水坑中主要有广古菌门、变形菌门(包括α、γ和δ变形菌纲)、硝化螺菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门等类群,与周边溪水的群落结构具有明显差异。群落多样性与pH呈显著正相关,而热原体纲(Thermoplasmata)与pH呈负相关,可对群落结构起主导作用。酸矿水坑不同样本中均具有高丰度的亚铁原体属Ferroplasma (6.60%–86.34%),酸硫杆菌属Acidithiobacillus是酸矿水和沉积泥中主要的铁、硫氧化细菌,而专性铁氧化的钩端螺旋菌属Leptospirillum的丰度较低,铁卵形菌属Ferrovum几乎只存在于酸矿水中;此外,嗜酸或耐酸的异养菌广泛分布于酸矿水和沉积泥中,它们可促进铁、硫氧化菌的生长及催化矿石溶解。结果表明,pH通过影响微生物多样性和菌群分布而对酸性矿山排水环境微生物群落结构造成重大影响。     

生物炭对农田土壤细菌群落多样性影响的PCR-DGGE分析

为评价生物炭对农田土壤细菌群落多样性的影响,对不同施肥方式农田土壤细菌总DNA进行提取和16S rDNA特异性扩增,运用变性梯度凝胶电泳DGGE的分子生物学技术,对施肥土壤细菌群落的多样性进行表征。DGGE电泳结果表明,不同处理均可得到20条以上的电泳条带,说明水稻土土壤细菌群落较丰富。从泳道条带数量及光密度值方面对细菌群落多样性指标比较发现,施加生物炭的土壤(T2、T3、T4)细菌丰富度最高,细菌种群较多,其次为秸秆还田处理土壤(T1),而空白对照处理土壤(CK1)细菌群落丰富度最低,各处理之间的细菌种群均匀度指数差异不显著;对细菌群落的条带信息与土壤理化性质进行相关性分析得到,细菌群落的结构变化与各土壤理化性质的相关性大小依次为速效钾总有机碳有效磷全氮pH。     

窖泥群落结构及功能微生物研究进展

窖泥是浓香型白酒的特征发酵载体,包含多种功能微生物,这些功能微生物对浓香型白酒的风格特征和品质有着重要的影响。本文对不同窖龄窖泥、不同浓香型白酒产地的窖泥及不同质量窖泥的窖泥微生物研究进展进行总结分析,并在此基础上对窖泥主体微生物的功能进行阐述。以期为窖泥微生物的研究提供思路,为浓香型白酒的质量和香味成分研究提供思考,促进窖泥微生物的研究,加深对浓香型白酒窖泥的认知。     

不同植茶年限茶树根际土壤细菌多样性及群落结构研究

运用传统培养法和高通量测序技术研究不同植茶年限(5年、10年、20年)茶树根际土壤细菌的多样性、结构和组成,并分析茶树土壤理化性质与细菌群落的相关性,为改善茶树的土壤和提高茶树产量提供参考。结果表明:两种方法均指出不同植茶年限下的根际细菌群落结构存在显著性差异,5年和10年茶树细菌多样性显著高于20年茶树细菌;培养法得出厚壁菌门(Firmicutes)和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势门属,高通量测序技术得出酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和Candidatus_Udaeobacter属为优势门属;总氮(TN)、总钾(TK)、总磷(TP)、pH是影响茶树细菌群落的关键理化因子;随着植茶年限增加,要采取措施防止土壤酸化,适当增施氮肥和磷肥。     

浓香型白酒窖泥放线菌的群落结构及其多样性

以泸州老窖1、50、100和400年窖泥为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)研究浓香型白酒窖泥放线菌的群落结构及其多样性。DGGE图谱显示,除1年样品外,其余窖底泥多样性指数(H)均低于同窖龄窖壁泥,但均匀度指数(EH)较高。不同窖池相同部位窖泥的群落结构变化趋势为:随窖龄的延长,窖壁泥H值逐渐上升,为1.74—2.28;窖底泥下降,为1.73—2.07。EH值均为波动下降,分别在0.986—0.991和0.971—0.994之间。窖底泥相似性系数(SC)逐渐上升,为0.46—0.82;窖壁泥为0.31—0.62。DGGE条带测序结果显示,窖泥放线菌归于Olsenella、Atopobium、Streptomyces和Corynebacterium 4个属。Olsenella和Atopobium属为共有的优势属,且在窖壁泥中的优势度(di)均随窖龄延长而降低,在窖底泥中升高。实验结果表明,浓香型白酒窖泥蕴藏着丰富的放线菌资源,群落结构和多样性存在差异,菌群演替呈现一定规律性。     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物丰度的影响

以长武黄土高原农业生态试验站的长期定位试验为平台,通过荧光实时定量PCR (real-time PCR) 技术,研究不同施肥制度下的黄土旱塬农田土壤微生物群落丰度,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物群落的影响规律.结果表明: 单施化肥处理细菌数量较CK裸地增加21％,古菌增加32％;化肥配施有机肥处理细菌数量增加37％,古菌数量增加36％.化肥配施有机肥处理显著增加了土壤细菌和古菌的丰度.30年长期施氮肥处理导致氨氧化细菌(AOB)的增幅达7.13倍,而氨氧化古菌(AOA)的增幅仅为0.2倍.AOB对施肥的响应程度较高,尤其是对氮肥具有较高的敏感性.与单施氮肥和氮肥混施有机肥处理相比,施磷肥处理显著增加了固氮酶铁蛋白和甲烷氧化菌含量,撂荒地的固氮酶铁蛋白、亚硝酸还原酶和甲烷氧化菌含量显著高于耕作土壤.结合土壤基本理化性质的相关性分析结果,pH、全氮和有机碳含量是影响土壤微生物群落丰度的重要因子.总之,长期施肥显著改变了黄土旱塬农田土壤各微生物丰度,不同施肥模式、耕作方式对微生物群落丰度具有显著影响.