中国农大黄卫东、战吉宬:首次系统解析中国葡萄酒主产区真菌菌群生物地理分布模式及其形成机制
——中国葡萄酒主产区真菌菌群生物地理分布模式及其主要影响因素
发布日期:
2021-10-21 11:35:23
来 源:
科学私享
作者:
科学私享
  2021年10月 6日,中国农业大学葡萄酒科技发展中心:黄卫东*(通讯作者)、战吉宬*(通讯作者);李瑞龙(第一作者)、林梦圆、郭思江、杨思雨、韩小雨、任梦梦、游义琳;烟台市蓬莱区葡萄与葡萄酒产业发展服务中心:宋英晖;武汉东湖大数据交易中心股份有限公司:杜乐在Food Research International(Q1,IF:6.475)在线发表题为 “A fundamental landscape of fungal biogeographical patterns across the main Chinese wine-producing regions and the dominating shaping factors”的研究性论文。

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  不同产地带来的葡萄酒品质理化指标差异和风格特性,即“风土”特性,是决定葡萄酒喜好度、品质特性和收藏价值的重要因素。葡萄酒生产过程涉及到众多微生物,它们的代谢活动直接影响到葡萄酒的品质和风格特性。近年来,随着基因组测序技术的发展和葡萄酒微生物研究的深入,“微生物风土”的概念被提出,世界各葡萄酒主产区相继证明了葡萄酒微生物菌群的产区特异性,及其与葡萄酒品质和风格特性的关联性。中国葡萄酒产区分布广泛,气候类型多样。并且不同于世界其它葡萄酒主产区,由海洋性气候或地中海气候主导,中国葡萄酒产区主要受大陆性季风气候影响。现有研究仅分析了国内局部产区的微生物多样性,国家层级上是否已经形成了可利用的“微生物风土”,其分布模式和影响因素仍待解析。

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  基于“十三五”期间第一批传统发酵食品国家重点研发计划项目,本研究以代表性的赤霞珠(红)和霞多丽(白)葡萄品种为研究试材,采集中国9个葡萄酒主产区,42个酒庄(或葡萄园)的葡萄果实,通过高通量测序分析葡萄汁和自然发酵葡萄醪中的真菌菌群。旨在通过系统评估我国葡萄酒产区和酒庄不同层级间微生物菌群的差异性,解析我国不同葡萄酒主产区真菌菌群的生物地理分布模式,初步构建真菌菌群的“微生物风土”模型,揭示其形成机制及其对葡萄酒品质和风格特性的影响,从而为我国葡萄酒产业合理利用“微生物风土”,生产出更具风土特色的多样性的高品质葡萄酒提供理论基础。

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研究亮点

国内食品微生物领域首次国家层级的生物地理学研究;

首次系统解析中国葡萄酒产区“微生物风土”模式;

评估了不同地理层级的真菌差异性;

发现真菌菌群与葡萄汁中多酚含量的关联性。

研究结论

  研究表明,中国不同酒庄的真菌菌群系统发育树与地理轴线相契合(p<0.03),不同产区和酒庄间的真菌菌群均存在显著性差异,且酒庄间的差异更显著。

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  无监督的PCoA和有监督的OPLS-DA分析表明,产区内真菌菌群存在一定聚类现象,中国不同葡萄酒主产区和酒庄间的真菌菌群已经形成“微生物风土”,但是区域内部分产区间和产区内的酒庄间存在一定聚类现象。

  随着发酵的进行,真菌菌群的α-多样性和差异性降低。产区间特异性菌群的丰度较低(包含一些葡萄果实致病菌),通过随机森林算法能够构建良好的产区微生物识别模型(准确率>70%)。地理气候因子(纬度、年均气温、降雨量等)是影响真菌菌群地理分布的主要因素(>40%),葡萄汁理化指标(总糖、花色苷)是次要因素(>13.9%)。

  作为食品微生物领域国家层级的首次生物地理学研究,本论文在解析不同地理尺度真菌菌群差异性的基础上,证实了我国葡萄酒产区“微生物风土”的存在。阐明了中国葡萄酒主产区真菌菌群的生物地理分布模式及其影响因素,特别是,首次发现了多酚类物质和花色苷含量与葡萄酒发酵微生物菌群之间的关联性,为优化葡萄园园艺和酿造微生物管理,进而促进葡萄酒风土特色的表达奠基了理论基础。同时,依据产区特异性真菌建立的微生物指纹图谱也为我国葡萄酒产区溯源提供了新的思路。

黄卫东

  黄卫东,男,广东龙门人,1961年4月出生,教授,博士生导师,中国农业大学葡萄酒科技发展中心主任;中国民主促进会科技医卫委员会主任;中国葡萄酒技术委员会委员(专家);中国太平洋经济合作全国委员会(PECC)粮农资源开发工作委员会副会长兼秘书长;中国农学会常务理事、农产品贮藏与加工分会常务副主任委员、庭院经济分会副主任委员;中国食品学会果蔬加工分会副会长;北京酒庄葡萄酒发展促进会会长。曾获北京市科技进步1等奖二次,获国家科技进步2等奖一次,国家教委科技进步3等奖一次。主持国家科技支撑计划、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、省部级重点科技项目9项,在《PNAS》、《Food Chemistry》、《Obesity Reviews》、《Food & Function》(封面文章)和《Food Research International》等国内外学术刊物发表论文200余篇。         

战吉宬

  战吉宬,男,山东莱阳人,1972年1月出生,教授,博士生导师,农业部果蔬加工重点开放实验室副主任;中国食品科学技术学会果蔬加工分会理事;中国葡萄酒技术委员会委员;《中国葡萄酒》杂志社主编;北京酒庄葡萄酒发展促进会副会长兼秘书长。主持国家星火计划、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、省部级重点科技项目多项,在《Food Chemistry》、《Obesity Reviews》、《Innovative Food Science and Emerging Technologies》、《Food and Function》(封面文章)和《Food Research International》等国内外学术刊物发表论文多篇。

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Emmie
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