江南大學許正宏教授團隊在Applied and Environmental Microbiology發(fā)表了濃香型白酒窖泥中產(chǎn)酸微生物梭菌和互營球菌互作機制的研究成果

　　近期，江南大學許正宏教授團隊在濃香型白酒窖泥中重要功能微生物梭菌綱物種間相互作用方面取得重要進展，研究成果“metabolite-based Mutualistic Interaction between Two Novel Clostridial Species from Pit Mud Enhances Butyrate and Caproate Production”正式發(fā)表于Applied and Environmental Microbiology （https://doi.org/10.1128/aem.00484-22）。

 

　　多菌種協(xié)同發(fā)酵是白酒等傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)工藝的典型特色，也是豐富的風味物質(zhì)形成的關(guān)鍵。在釀造生態(tài)系統(tǒng)中，微生物不是一座座孤島，它們之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，形成了錯綜復雜的社交網(wǎng)絡(luò)。窖泥中梭菌綱微生物是濃香型白酒釀造過程重要的生香菌，它們能夠產(chǎn)生多種脂肪酸，對濃香型白酒典型風格的形成發(fā)揮著重要作用。其中，互營細菌（如互營球菌、互營單胞菌）和梭菌屬微生物是重要的產(chǎn)酸類群，且它們在老窖泥中的豐度占比高于新窖泥。在前期研究中，作者通過高通量測序和多元統(tǒng)計分析方法，對窖泥微生物間互作關(guān)系進行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)梭菌和互營細菌間存在潛在的相互作用，但缺乏直接證據(jù)。互營細菌和梭菌屬之間有著什么樣的互作關(guān)系？這種互作關(guān)系對濃香型白酒重要的呈香脂肪酸的合成有什么影響？都是業(yè)界關(guān)注的未解之謎。

 

　　許正宏教授團隊聯(lián)合瀘州老窖沈才洪正高工團隊，以分離自瀘州老窖窖泥中的互營球菌和不同種梭菌屬微生物為研究對象，通過比較基因組系統(tǒng)分析了它們的基因組功能特征，比較了不同菌株脂肪酸代謝通路差異；研究了純培養(yǎng)和共培養(yǎng)體系中菌株的生長和脂肪酸代謝差異，發(fā)現(xiàn)互營球菌和梭菌的互作關(guān)系具有種間差異性；進一步通過轉(zhuǎn)錄組學等方法系統(tǒng)研究了共生促生長和產(chǎn)酸的兩菌株——老窖互營球菌（Novisyntrophococcus fermenticellaeJN500902, N.902）和老窖梭菌（Clostridium fermenticellaeJN500901, C.901）之間的交互作用機制，分析發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)體系中老窖梭菌C.901產(chǎn)生的甲酸能被老窖互營球菌N.902通過Wood-Ljungdahl途徑所利用，促進乙酸的產(chǎn)生，乙酸又進一步被老窖梭菌通過逆β-氧化途徑利用，從而促進了丁酸和己酸的積累。

 

　　上述實驗室的研究結(jié)果有助于加深對窖泥中功能微生物間復雜互作關(guān)系的科學認識，但由于白酒釀造環(huán)境極其復雜，種類繁多的窖泥微生物物種間的交流必將受到多重因素的影響，其錯綜復雜的關(guān)系仍是今后有待深入研究的課題。

 

　　江南大學生物工程學院2019級碩士生孫紅為論文第一作者，柴麗娟副研究員和許正宏教授為共同通訊作者。上述研究工作得到了國家自然科學基金項目（31901658）的資助。