江南大学许正宏教授团队在Applied and Environmental Microbiology发表了浓香型白酒窖泥中产酸微生物梭菌和互营球菌互作机制的研究成果

　　近期，江南大学许正宏教授团队在浓香型白酒窖泥中重要功能微生物梭菌纲物种间相互作用方面取得重要进展，研究成果“metabolite-based Mutualistic Interaction between Two Novel Clostridial Species from Pit Mud Enhances Butyrate and Caproate Production”正式发表于Applied and Environmental Microbiology （https://doi.org/10.1128/aem.00484-22）。

 

　　多菌种协同发酵是白酒等传统酿造食品生产工艺的典型特色，也是丰富的风味物质形成的关键。在酿造生态系统中，微生物不是一座座孤岛，它们之间存在着千丝万缕的联系，形成了错综复杂的社交网络。窖泥中梭菌纲微生物是浓香型白酒酿造过程重要的生香菌，它们能够产生多种脂肪酸，对浓香型白酒典型风格的形成发挥着重要作用。其中，互营细菌（如互营球菌、互营单胞菌）和梭菌属微生物是重要的产酸类群，且它们在老窖泥中的丰度占比高于新窖泥。在前期研究中，作者通过高通量测序和多元统计分析方法，对窖泥微生物间互作关系进行了预测，发现梭菌和互营细菌间存在潜在的相互作用，但缺乏直接证据。互营细菌和梭菌属之间有着什么样的互作关系？这种互作关系对浓香型白酒重要的呈香脂肪酸的合成有什么影响？都是业界关注的未解之谜。

 

　　许正宏教授团队联合泸州老窖沈才洪正高工团队，以分离自泸州老窖窖泥中的互营球菌和不同种梭菌属微生物为研究对象，通过比较基因组系统分析了它们的基因组功能特征，比较了不同菌株脂肪酸代谢通路差异；研究了纯培养和共培养体系中菌株的生长和脂肪酸代谢差异，发现互营球菌和梭菌的互作关系具有种间差异性；进一步通过转录组学等方法系统研究了共生促生长和产酸的两菌株——老窖互营球菌（Novisyntrophococcus fermenticellaeJN500902, N.902）和老窖梭菌（Clostridium fermenticellaeJN500901, C.901）之间的交互作用机制，分析发现共培养体系中老窖梭菌C.901产生的甲酸能被老窖互营球菌N.902通过Wood-Ljungdahl途径所利用，促进乙酸的产生，乙酸又进一步被老窖梭菌通过逆β-氧化途径利用，从而促进了丁酸和己酸的积累。

 

　　上述实验室的研究结果有助于加深对窖泥中功能微生物间复杂互作关系的科学认识，但由于白酒酿造环境极其复杂，种类繁多的窖泥微生物物种间的交流必将受到多重因素的影响，其错综复杂的关系仍是今后有待深入研究的课题。

 

　　江南大学生物工程学院2019级硕士生孙红为论文第一作者，柴丽娟副研究员和许正宏教授为共同通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金项目（31901658）的资助。