窖泥是厭氧微生物的重要棲息地,厭氧微生物菌群的代謝活動(dòng)對(duì)濃香型白酒的香氣和風(fēng)味形成起著重要作用。但大多數(shù)窖泥厭氧微生物尚未能在人工實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下培養(yǎng),這嚴(yán)重阻礙了對(duì)窖泥厭氧菌群功能的解析。采用CGM、NBM和MCI三種營(yíng)養(yǎng)成分豐富度不同的培養(yǎng)基,以典型窖泥作為菌群接種源,探索富集菌群的種類與動(dòng)力學(xué)變化。擴(kuò)增子測(cè)序分析表明,寡營(yíng)養(yǎng)的MCI培養(yǎng)基對(duì)于富集窖泥主體菌群是較為有效的,可以同時(shí)富集得到產(chǎn)甲烷菌群和細(xì)菌菌群,主要包括古菌的廣古菌門（Euyarchaeota）、細(xì)菌的擬桿菌門（Bacteroidetes）和厚壁菌門（Firmicutes）。使用基于MCI培養(yǎng)基的寡營(yíng)養(yǎng)技術(shù)能有效富集窖泥中高豐度和低豐度厭氧菌,如普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）、理研菌科（Rikenellaceae）、Dysgonomonadaceae、太陽(yáng)桿菌科（Heliobacteriaceae）、瘤胃菌科（Ruminococcaceae）和甲烷八疊球菌科（Methanosarcinaceae）等;同時(shí)對(duì)擴(kuò)增子測(cè)序無(wú)法檢測(cè)的稀有微生物,包括甲烷鬃菌科（Methanosaetaceae）、消化鏈球菌科（... 

【文章來(lái)源】：食品與發(fā)酵工業(yè). 2020,46(19)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

不同培養(yǎng)基富集條件下科水平群落結(jié)構(gòu)組成

對(duì)于生物學(xué)重復(fù)1，窖泥中相對(duì)豐度為1%及以上的科為16個(gè)，包括普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)、理研菌科(Rikenellaceae)、Dysgonomonadaceae、Cloacimonadaceae、Family＿XI＿o＿＿Clostridiales、Family＿XIV、太陽(yáng)桿菌科(Heliobacteriaceae)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)、互營(yíng)單胞菌科(Syntrophomonadaceae)、Gracilibacteraceae、unclassified＿c＿＿Clostridia、Synergistaceae、Acholeplasmataceae、unclassified＿Bacteria、甲烷八疊球菌科(Methanosarcinaceae)和甲烷桿菌科(Methanobacteriaceae)。除甲烷桿菌科、Cloacimonadaceae、Family＿XIV和互營(yíng)單胞菌科4個(gè)科外，其他科均被成功富集出來(lái)，富集有效性為75%(12/16)。窖泥中相對(duì)豐度<1%的6個(gè)科，包括Clostridiaceae＿1、消化球菌科、Methanomethylophilaceae、Lachnospiraceae、norank＿p＿＿Armatimonadetes和氨基球菌科(Acidaminococcaceae)，也被成功富集。此外，還有5個(gè)科包括芽孢桿菌科(Bacillaceae)、腸桿菌科(Enterobacteriaceae)、甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae)、消化鏈球菌科(Peptostreptococcaceae)、Oligosphaeraceae，在窖泥中的豐度低于擴(kuò)增子測(cè)序檢測(cè)限，在窖泥中甚至無(wú)法檢出，但仍可被富集出來(lái)，其中Oligosphaeraceae在富集中相對(duì)期樣品中豐度甚至達(dá)到10.57%。對(duì)于生物學(xué)重復(fù)2，窖泥中相對(duì)豐度為1%及以上的科為8個(gè)，包括Dysgonomonadaceae、norank＿o＿＿DTU014、動(dòng)性球菌科(Planococcaceae)、互營(yíng)單胞菌科(Syntrophomonadaceae)、Thermoanaerobacteraceae、太陽(yáng)桿菌科(Heliobacteriaceae)、甲烷桿菌科(Methanobacteriaceae)和甲烷微菌科(Methanomicrobiaceae)。其中，Dysgonomonadaceae、互營(yíng)單胞菌科和太陽(yáng)桿菌科被成功富集，富集有效性為37.5%(3/8)。而窖泥中相對(duì)豐度<1%的13個(gè)科，包括理研菌科(Rikenellaceae)、芽孢桿菌科(Bacillaceae)、Clostridiaceae＿1、Clostridiales＿Incertae＿Sedis、Family＿XIII、Gracilibacteraceae、毛螺菌科(Lachnospiraceae)、消化球菌科(Peptococcaceae)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)、SRB2、Family＿XI＿o＿＿Clostridiales、甲烷八疊球菌科(Methanosarcinaceae)和Methanomassiliicoccaceae，均被成功富集。此外，還有11個(gè)科為窖泥中幾乎檢測(cè)不到的低豐度微生物，包括Bacteroidales＿UCG-001、Cloacimonadaceae、纖維桿菌科(Fibrobacteraceae)、norank＿c＿＿BRH-c20a、消化鏈球菌科(Peptostreptococcaceae)、腸球菌科(Enterococcaceae)、Oligosphaeraceae、norank＿c＿＿Berkelbacteria、norank＿o＿＿Candidatus＿M(jìn)oranbacteria、unclassified＿Bacteria和Pedosphaeraceae，也被成功富集，其中norank＿o＿＿Candidatus＿M(jìn)oranbacteria在富集中期最高相對(duì)豐度達(dá)到15.06%。

通過(guò)宏基因組測(cè)序技術(shù)對(duì)典型富集樣品(生物學(xué)重復(fù)1)進(jìn)行進(jìn)一步的菌群結(jié)構(gòu)分析。如圖3所示，在域水平，相對(duì)豐度>1%的類群中，73.06%屬于細(xì)菌，26.67%屬于古菌。而擴(kuò)增子分析顯示，富集樣品中古菌菌群比例僅為8.68%，這表明使用針對(duì)16S rRNA基因V4可變區(qū)的515Fmod F/806RmodR引物進(jìn)行擴(kuò)增子分析可能低估了古菌的豐度。在門水平，擴(kuò)增子測(cè)序可將菌群歸屬到擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、廣古菌門(Euyarchaeota)、黏膠球形菌門(Lentisphaerae)、變形菌門(Proteobacteria)、互養(yǎng)菌門(Synergistetes)和未分類門unclassified＿Bacteria，而宏基因組測(cè)序技術(shù)并未檢測(cè)到黏膠球形菌門(Lentisphaerae)。在科水平，宏基因組學(xué)分析結(jié)果顯示所得序列僅可歸屬到11個(gè)科，少于擴(kuò)增子測(cè)序的分析結(jié)果(17個(gè)科)。其中，在宏基因組測(cè)序結(jié)果中，甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae,20.09%)和紫單胞菌科(Porphyromonadaceae,17.53%)為主要的主導(dǎo)菌群;擴(kuò)增子分析結(jié)果顯示，富集樣品中的主導(dǎo)菌群為Dysgonomonadaceae(25.15%)和理研菌科(Rikenellaceae,13.53%)，而主導(dǎo)甲烷菌甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae)最高相對(duì)豐度僅可達(dá)到6.76%，遠(yuǎn)低于宏基因組學(xué)分析結(jié)果，再次表明擴(kuò)增子測(cè)序低估了古菌菌群的豐度。此外，值得注意的是，隨著分類水平的提高，宏基因組和擴(kuò)增子測(cè)序的未分類序列(others)的比例都越來(lái)越高，其中在科水平，宏基因組測(cè)序的未分類序列比例高達(dá)34.33%，這是由于窖泥中的大部分細(xì)菌和古菌尚未在全基因組水平得到鑒定，目前的宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于窖泥微生物基因組結(jié)構(gòu)的解析度非常有限。用宏基因組數(shù)據(jù)對(duì)富集菌群物種信息進(jìn)行注釋，如表1所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3419226