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泸州老窖不同窖龄窖泥中细菌及古菌种群多样性和系统发育研究

熊亚  
【摘要】:泸州老窖大曲酒是浓香型白酒的典型代表,久享盛名,以窖香浓郁,绵甜甘冽,香味协调,尾净余长著称。窖泥中的微生物是泸州老窖大曲香味的来源,窖泥微生物经过长期的驯化和变异,微生物种类不断丰富,并形成了独特的窖泥功能菌微生态菌群系,包括己酸菌、产甲烷菌和乳酸菌等,其生长代谢所产生的复合窖香香气构成了浓香型白酒窖香浓郁的基础。窖泥微生物区系不仅影响白酒生产的效率高低,也决定了白酒产品的质量及风味,因此研究泸州老窖窖泥中的微生物群落结构及多样性具有重要意义。本文利用PCR-DGGE技术、16SrDNA克隆文库构建技术及高通量测序技术,分析了不同窖龄窖泥中细菌及古菌群落结构及多样性,并利用PCR-DGGE对产甲烷菌、乳酸菌、己酸菌、甲烷氧化菌等功能菌的多样性进行了分析,研究结果如下:1.在不同窖龄的窖壁泥和窖底泥中,细菌及功能菌的多样性不同,多样性随着窖龄的增加而增加;在相同窖龄的窖壁泥和窖底泥样品中,细菌和功能菌的多样性也存在差异,但变化规律不明显。不同窖龄窖池中窖壁泥或窖底泥样品中古菌多样性随着窖龄增加而增加;同一窖龄窖池中,窖壁泥中古菌多样性高于窖底泥中古菌多样性。2.不同窖龄窖泥中细菌群落包括了厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形杆菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互养菌门(Synergistetes)、绿菌门(Chlorobi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、螺旋菌门(Spirochaeta)、黏胶球菌门(Lentisphaerae)、网团菌门(Dictyoglomi)、蓝藻门(Cyanobacteria)、恐球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、软壁菌门(Tenericutes)等十多个类群。其中厚壁菌门、拟杆菌门及变形杆菌门存在于每个样品中,是优势类群,分别占7个克隆文库总克隆子数的52.17%、21.20%及14.49%。3.不同窖龄窖泥中古菌群落包括了泉古菌门(Crenarchaeota)及广古菌门(Euryarchaeota)两个类群。广古菌门是优势类群,包含了甲烷微菌纲(Methanomicrobia)、甲烷杆菌纲(Methanobacteria)、热原体纲(Thermoplasmata),甲烷微菌纲作为窖泥中的优势类群包括了甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷发菌属(Methanothrix)、甲烷囊菌属(Methanoculleus)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)及甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)六个类群,甲烷杆菌纲包括了甲烷杆菌属(Methano-bacterium)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)两个类群,其中的甲烷杆菌属也是优势菌群,热原体纲包括热原体目(Thermoplasmatales)一个类群。窖底泥样品LJ4#和LJ12#中还存在较大比例的未培养古菌(Uncultured archaeon)类群,分别占整个文库克降了总数的7.13%和3.76%,其比例随着窖龄的增加而增大,在窖泥生香方面可能发挥着积极作用。4.对窖泥中的功能菌进行PCR-DGGE分析,结果表明:(1) 产甲烷菌在窖泥中主要包括甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)及甲烷八叠球菌目(Methanosarcinalae)五个类群。(2)窖泥中的己酸菌主要是梭菌属(Clostridium)类群,但分布于10个种;此外,未培养梭菌属菌株比例很大,占47.62%。(3) 窖泥中的乳酸菌主要包括乳酸杆菌属(Lactobacillus)、片球菌属(Pediococcus)、魏斯氏菌属(Weissella)、肠球菌属(Enterococcus)四个类群,其中耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)是主要类群。(4) 在甲烷氧化菌群落中,Ⅰ型甲烷氧化菌主要包括甲基八叠球菌属(Methylosarcina)、甲基球菌属(Methylococcus)、甲基细菌属(Methylobacter)、甲基微菌属(Methylomicrobium)及甲基球菌科(Methylococcaceae)五个类群;Ⅱ型甲烷氧化菌则主要包括甲基孢囊菌属(Methylocystis)、甲基弯曲菌属(Methylosinus)两个类群。


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