避雨栽培对 赤霞珠 葡萄果表微生物多样性的影响.pdf

园艺学报 2023 50 3 635 646 Acta Horticulturae Sinica doi 10 16420 j issn 0513 353x 2021 1190 http www ahs ac cn 635 收稿日期 2022 11 26 修回日期 2023 01 04 基金项目 国家重点研发计划项目 2019YFD1002500 宁夏回族自治区重大研发计划项目 2020BCF01003 国家现代农业产业技术 体系建设专项资金项目 CARS 29 通信作者 Author for correspondence E mail yuyangsong 避雨栽培对 赤霞珠 葡萄果表微生物多样性的 影响 黄 蓉 1 董 超 1 姜 娇 1 秦 义 1 2 刘延琳 1 2 宋育阳 1 2 1 西北农林科技大学葡萄酒学院 陕西杨凌 712100 2 西北农林科技大学宁夏贺兰山东麓葡萄酒试验示范站 宁夏 永宁 750104 摘 要 以避雨栽培和露天栽培 对照 酿酒葡萄 赤霞珠 为材料 利用高通量测序技术 研究 果实转色期和成熟期果表微生物的多样性以及群落结构 两种模式下果表的主要真菌和细菌分别是子囊 菌门 Ascomycota 占比 90 以上 和变形菌门 Proteobacteria 避雨栽培减少了炭疽病菌 Colletotrichum 的定殖 降低了诱导果实腐烂且产生毒素的链格孢属 Alternaria 的丰度 且避雨条 件更适合于固氮细菌假单胞菌属 Pseudomonas 和泛菌属 Pantoea 的生长 此外 避雨处理中曲霉属 Aspergillus 和单端孢霉属 Trichothecium 的丰度普遍高于露天对照 NMDS 分析与 Welch s t 检测表 明 避雨栽培引起了转色期的真菌和细菌群落结构的显著差异 胁强系数 stress 0 1 且 P 90 and Proteobacteria were the dominant fungal and bacterial phylum in both rain shelter and open field cultivation patterns Compared with grapes being cultivated in the open field rain shelter reduced the richness of Colletotrichum therefore decreasing the risk of developing anthracnose on grape berries In this scenario a decreased abundance of Alternaria which was associated with berry rot and secretion of killer toxins was also seen Additionally rain shelter conditions were more Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 636 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 suitable for the development of Pseudomonas and Pantoea both bacteria are capable of nitrogen fixing The abundance of Aspergillus and Trichothecium were commonly higher in the rain shelter treatment than in the control NMDS analysis with Welch s t test suggested that rain shelter resulted in significant differences in fungal and bacterial community structure at the veraison stage stress 0 1 P 0 05 In summary rain shelter enhanced the colonization of microbes that are beneficial to vine growth and grape quality whilst also reducing the richness of microorganisms that could potentially cause diseases affecting grape health Keywords wine grape rain shelter cultivation microbial community diversity analysis high throughput sequencing analysis 葡萄果实表面定殖的微生物对果实生长和酿酒品质有影响 Nisiotou et al 2011 Gao et al 2019 葡萄表面附着的寄生霉菌有些能够引起相应病害 例如葡萄霜霉病菌 Plamospara viticola 引起霜霉病 葡萄白粉菌 Erysiphe necator 导致白粉病 Barata et al 2012 灰葡萄孢菌 Botrytis cinerea 可致葡萄裂果 曲霉属 Aspergillus 枝孢属 Cladosporium 和青霉属 Penicillium 均 可导致葡萄枯萎 皱缩 藤蔓腐烂和组织损伤 Barata et al 2012 葡萄表面的霉菌不仅能引起果 实破损 其分泌的代谢物还会间接影响葡萄酒发酵菌群的存活状态 进而影响葡萄酒的发酵进程 Ciani et al 2010 Barata et al 2012 Morrison Whittle Goddard 2018 酵母菌和其他真菌的代谢过程对葡萄酒的风味具有显著影响 隐球酵母属 Cryptococcus 有 孢汉逊酵母属 Hanseniaspora 红酵母属 Rhodotorula 和曲霉属 Aspergillus 有助于促进风味 物质的形成和塑造独特的感官特性 Hong Park 2013 葡萄汁中的细菌种群以芽孢杆菌属 Bacillus 肠球菌属 Enterobacteriales 和假单胞菌属 Pseudomonas 为主 其代谢产物也可影 响葡萄酒的化学组成 Bokulich et al 2014 Portillo Mas 2016 在葡萄成熟期 随着浆果表面 积增大 糖分和营养物质的可利用性增加 果表的弱发酵型酵母和乳酸菌逐渐增多 Bokulich et al 2014 Morrison Whittle Goddard 2018 主要包括孢汉逊酵母属 Hanseniaspora 假丝酵母属 Candida 梅奇酵母属 Metschnikowia 酒球菌属 Oenoccocus 和乳杆菌属 Lactobacillus 等 这些微生物从果实表面转移进葡萄汁中 能够适应苛刻的发酵环境并迅速繁殖 具有改变葡萄 酒风味 香气和质量的巨大潜力 Grangeteau et al 2017 Mezzasalma et al 2017 中国酿酒葡萄产区 尤其是陕西 河北和广西等地受季风影响 夏季雨热同期 在葡萄转色和 成熟收获阶段面临强降雨的影响 一些病害微生物丰度升高 导致果实腐烂和产量下降 Yu et al 2017 避雨栽培可以起保护作用 Chen et al 2020 转色期是葡萄生长过程的一个关键时期 在 这个时期果实中单宁和芳香类物质开始升高 可溶性物质开始积累 Kalua Boss 2009 Zhang et al 2016 葡萄果实在成熟期进一步膨大 是活性物质 酚类化合物 和风味物质 萜烯类化合物 积累最旺盛的时期 Kalua Boss 2009 转色期和成熟期降雨量过多 会稀释果实的风味物质 增加果实感病几率 导致果实皱缩甚至腐烂 使品质和产量下降 Barata et al 2012 Yu et al 2017 栽培模式与葡萄果实微生物群之间的关系研究甚少 因此 在陕西葡萄酒产区 采用高通量测 序的技术 研究避雨栽培对广泛种植的酿酒葡萄 赤霞珠 在转色期和成熟期两个关键时期的果表 微生物多样性以及群落结构的影响 为避雨栽培的可持续发展提供理论依据 黄 蓉 董 超 姜 娇 秦 义 刘延琳 宋育阳 避雨栽培对 赤霞珠 葡萄果表微生物多样性的影响 园艺学报 2023 50 3 635 646 637 1 材料与方法 1 1 试验材料与避雨处理 试验于 2020 年 7 9 月在陕西泾阳日新农业园进行 该园地处温带大陆性季风气候区 材料为 7 年生酿酒葡萄 赤霞珠 株距 1 2 m 行距 1 5 m 单干双臂型整形 长短枝修剪 株高 1 5 m 避雨棚搭建在 6 行植株上方 到地面的垂直距离为 2 5 m 棚下 90 株 以露天栽培为对照 其他管 理方式一致 避雨与露天栽培两个处理相距 3 m 1 2 取样设计与样品采集 采用 五点取样法 Zhang et al 2017 分别采收避雨栽培与露天栽培下的转色期和成熟期的 果实 用 75 酒精消毒后的镊子夹取灭菌棉花 蘸 0 9 NaCl 溶液 擦拭整个果实 无病害 表面 10 s 每个果实擦拭 5 次 将棉花收集到灭菌的 5 mL 离心管中作为 1 个样本 样本用液氮速冻后放 置 80 冰箱备用 设 6 次生物学重复 每个重复由 5 串果实的果表微生物组成 1 3 DNA 提取及 PCR 扩增 果表微生物的 DNA 提取使用 HiPure Soil DNA 提取试剂盒 Magen Guangzhou China 按 照操作指南进行 16S rRNA 细菌 基因扩增引物为 341F 5 CCTACGGGNGGCWGCAG 3 和 806R 5 GGACTACHVGGGTATCTAAT 3 Huang et al 2021 ITS2 rDNA 真菌 序列扩增引物为 ITS3 KYO2 5 GATGAAG AACGYAGYRAA 3 和 ITS4 5 TCCTCCGCTTATTGATATGC 3 Ali et al 2019 PCR 扩增 94 2 min 然后 98 10 s 62 30 s 68 30 s 进行 30 个循环 最后 68 延伸 5 min 扩增体系 20 L 5 L 10 KOD 缓冲液 5 L 2 mmol L 1 dNTPs 3 L 25 mmol L 1 MgSO 4 上 下游引物各 1 5 L 10 mol L 1 1 L KOD 聚合酶 100 ng 模板 DNA 3 L 样品 的 PCR 产物送至广州基迪奥测序公司测序 1 4 细菌和真菌物种组成分析 用 FASTP 版本 0 18 0 对 Illumina 平台的原始数据进行过滤 过滤标准 1 去除含有未知核 苷酸 N 10 的 reads 2 去除 phred 质量评分 20 的碱基 50 的 reads 3 删除含接头的 reads 过滤后获得的 clean reads 用于组装分析 使用 UPARSE 版本 9 2 64 Edgar 2013 流程将 clean tag 根据 97 相似度聚类为 OTU operational taxonomic units 操作分类单元 选取丰度最高 的 tag 序列作为每个 OTU 的代表序列 组间共有和特有 OTU 分别使用 R 语言 VennDiagram 版本 1 6 16 进行 Venn 分析 OTU 代表序列比对 SILVA 据库 版本 132 使用 RDP 注释软件 版本 2 2 的朴素贝叶斯模型 进行物种分类注释 置信阈值设为 0 8 1 0 使用 Krona 版本 2 6 显示每个物种分类的丰度统计 数据 使用 R 语言 ggplot2 版本 2 2 1 展示物种丰度堆叠图 用维恩图来表示样本间的微生物群 落共有的或者特有的 OUT 数 直观展示样本中 OTU 组成的相似性和特异性 处理间物种丰度差异分析使用 R 语言 Vegan 包 版本 2 5 3 进行 Welch s t 检验 使用 LEfSe linear discriminant analysis effect size 线性判别分析 软件对样本的标志性 Biomarker 物种进 行筛选 多样性是指特定生境或者生态系统内的微生物多样性情况 通常利用物种丰富度与物种均匀 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 638 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 度来评估 采用 Sob 和 Chao1 指数来表征物种丰富程度 Simpson 指数体现物种的丰富度和均匀度 在 QIIME 版本 1 9 1 Caporaso et al 2010 中计算 Sob Chao1 Simpson 等 多样性指数 样 本间的 指数比较使用 R 语言 Vegan 版本 2 5 3 Zhang et al 2017 进行 Tukey s HSD 检验 多样性指生态系统间物种多样性的差异 对样本或者分组间菌群结构进行的比较 选择 PCoA 主坐标 PCoA 分析 principal coordinates analysis 和 NMDS 非度量多维标度 non metric multi dimensional scaling 分析展示样本间菌群结构的差异程度 检验 NMDS 模型分析结果的优劣 用胁强系数 stress 来衡量 通常认为 stress 0 1 时 模型成立 当 stress 0 05 时 模型则具有 很好的代表性 用 R 语言 Vegan 版本 2 5 3 Zhang et al 2017 进行基于 bray curtis 距离的 PCoA 和 NMDS 分析来衡量微生物群落结构的 多样性 2 结果与分析 2 1 果实表面微生物群落的组成 2 1 1 真菌 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄转色期和成熟期果表主要的真菌菌门有 10 种 图 1 a 子囊菌门 Ascomycota 是优势的真菌门 在各样品中的占比达到 90 以上 担子菌门 Basidiomycota 在露天转色期样本中占比最高 7 47 在避雨棚转色期样本中占比最低 1 24 花藻门 Anthophyta 随着果实成熟其丰度降低 在避雨棚转色期样本中占比最高 3 27 在露天成熟 期样本中最低 1 20 其余真菌物种在每个分组的丰度均低于 1 基于真菌属分类水平进行物种组成分析 球腔围属 Mycosphaerella 和枝孢菌属 Cladosporium 在避雨棚转色期样本中占比最高 总和为 62 72 图 1 b 仅在成熟期的露天对照检测到酵母属 的有孢汉逊酵母属 Hanseniaspora 6 85 避雨条件下的炭疽菌属 Colletotrichum 随着果实成 熟丰度逐渐降低 而露天对照丰度上升 曲霉菌属 Aspergillus 在避雨条件下的丰度普遍高于对 照 在避雨棚成熟期样本中占比最高 3 57 单端孢属 Trichothecium 在避雨棚成熟期样本中 的占比最高 8 32 在其余组均低于 1 基于 ITS rRNA 基因的真菌测序 使用 97 的核苷酸序列同一性 发现 4 个样本共有 120 个 真菌 OTU 图 2 a 避雨棚转色期真菌 OTU 最多 567 个 其次是露天转色期 453 个 再次 是避雨棚成熟期 345 个 露天成熟期最少 306 个 避雨棚转色期特有 251 个真菌 OTU 而露 天对照转色期特有 137 个 避雨棚成熟期特有 91 个 露天对照成熟期特有 67 个 2 1 2 细菌 细菌群落的多样性比真菌更复杂 变形菌门 Proteobacteria 随果实成熟丰度急剧上升 在避 雨棚和露天转色期样本的占比分别为 44 91 和 53 92 在避雨棚和露天成熟期样本的占比分别为 94 71 和 73 35 厚壁菌门 Firmicutes 在避雨棚转色期样本中占比最高 15 43 避雨棚成熟 期样本中占比最低 1 02 成熟期拟杆菌门 Bacteroidetes 丰度降低 在避雨棚和露天成熟期 样本中占比分别为 1 24 和 2 68 蓝细菌 Cyanobacteria 丰度随果实成熟降低 避雨可以减少 其定殖 在避雨棚转色期样本中占比最高 9 36 避雨棚成熟期样本中占比最低 0 45 避雨 栽培下浮霉菌门 Planctomycetes 的丰度低于对照 在避雨棚成熟期样本中丰度最低 0 28 图 1 c 塔特姆菌属 Tatumella 泛菌属 Pantoea 和假单胞菌属 Pseudomonas 是果实表面细菌的 黄 蓉 董 超 姜 娇 秦 义 刘延琳 宋育阳 避雨栽培对 赤霞珠 葡萄果表微生物多样性的影响 园艺学报 2023 50 3 635 646 639 主要属 塔特姆菌属 Tatumella 在避雨棚成熟期样本中占比最高 16 38 露天转色期样本中 占比最低 0 33 随着果实进入成熟期 泛菌属 Pantoea 占比逐渐增多 比对照组高 2 74 且避雨更利于其生长 对于假单胞菌属 Pseudomonas 避雨更利于其生长 在避雨棚转色期样本 中占比最高 14 25 成熟期不动杆菌属 Acinetobacter 丰度上升 避雨比对照低 3 28 嗜冷 杆菌属 Psychrobacter 在果实成熟期并未检测出 仅存在于避雨棚和露天转色期样本中 与对照 相比 避雨模式可以减少鞘氨醇单胞菌属 Sphingomonas 和马赛菌属 Massilia 的丰度 图 1 d 图 1 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面真菌 a b 和细菌 c d 群落组成 a 和 c 群落门分类水平 b 和 d 群落属分类水平 S 避雨棚 N 露天栽培 对照 V 转色期 R 成熟期 下同 Fig 1 Composition of fungal a b and bacterial c d communities on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open field modes a and c at phylum level b and d at genus level S Rain shelter mode N Open field mode control V Veraison stage R Ripening stage The same below 基于 16S rRNA 基因的细菌测序 揭示葡萄果表的细菌 OTU 组成 图 2 b 4 个样本中共有 的物种有 121 个细菌 OTU 避雨棚转色期 露天转色期 避雨棚成熟期和露天成熟期样本分别含有 1 807 1 005 395 和 696 个 OTU 避雨棚转色期样本特有 1 167 个细菌 OTU 露天转色期样本特 有 429 个 避雨棚成熟期样本特有 69 个 露天成熟期样本特有 278 个 对比真菌 细菌的群落组成 更加庞大复杂 避雨棚转色期样本中的细菌 OTU 最多 1 807 个 在避雨棚成熟期样本中最少 395 个 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 640 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 图 2 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面共有或者特有的真菌 a 和细菌 b 的 OTU Fig 2 Fungal a and bacterial b OTUs shared or specific on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open fields 2 2 避雨栽培对果实表面微生物群落丰富度和多样性的影响 2 2 1 真菌 覆盖率 Good s coverage 反映样本的测序饱和度 赤霞珠 避雨棚和露天栽培的转色期和 成熟期 4 个样本的真菌测序覆盖率均为 1 00 表 1 说明样本测序最终拼接组装获得的序列足够覆 盖真菌物种所有的区域 Sobs Chao1 指数反映样本的物种丰富程度 转色期避雨条件下果实表面 的真菌丰富度 Sobs 和 Chao1 指数最高 为 574 33 和 691 88 普遍高于露天对照 且转色期高于 成熟期 Simpson 指数与群落中的物种的丰富度和均匀度程度成正相关 Simpson 指数表明露天对 照成熟期的真菌多样性程度最高 而避雨棚转色期最低 2 2 2 细菌 细菌群落的测序覆盖率 Good s coverage 为 1 表 1 说明测序结果的可靠 Sobs 指数和 Chao1 指数表明避雨棚转色期的细菌 多样性最高 避雨棚成熟期最低 Simpson 指数表明露天对照成熟 期的细菌物种的丰富度低于其他 3 个处理 表 1 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面真菌和细菌的 多样性 Table 1 diversity of bacteria and fungi on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open fields 处理 Treatment 采收时期 Sampling stage 真菌 Fungi Sobs Chao1 Simpson 覆盖率 Good s coverage 避雨棚 转色期 Veraison stage 574 33 691 88 0 78 1 00 Rain shelter 成熟期 Ripening stage 302 00 432 71 0 79 1 00 露天 对照 转色期 Veraison stage 455 00 572 37 0 81 1 00 Open field Control 成熟期 Ripening stage 301 00 423 71 0 82 1 00 处理 采收时期 细菌 Bacteria Treatment Sampling stage Sobs Chao1 Simpson 覆盖率 Good s coverage 避雨棚 转色期 Veraison stage 1 274 33 2 034 17 0 88 1 00 Rain shelter 成熟期 Ripening stage 414 50 624 63 0 67 1 00 露天 对照 转色期 Veraison stage 808 17 1 194 15 0 96 1 00 Open field Control 成熟期 Ripening stage 480 33 774 99 0 63 1 00 2 3 避雨栽培对果实表面微生物群落结构的影响 真菌群落 PCoA 分析 PCo1 的贡献率为 30 65 PCo2 为 17 06 图 3 a 避雨条件下转色 黄 蓉 董 超 姜 娇 秦 义 刘延琳 宋育阳 避雨栽培对 赤霞珠 葡萄果表微生物多样性的影响 园艺学报 2023 50 3 635 646 641 期与成熟期样本的重叠部分较大 真菌群落结构较为相似 转色期 避雨栽培样本聚集在一起 且 与露天对照距离较远 露天成熟期样本的真菌群落较为分散 与避雨棚成熟期样本的重叠部分较小 进一步说明同一生长阶段 避雨栽培的真菌群落结构与露天对照有明显差异 对于细菌群落 PCo1 的贡献度为 32 99 PCo2 为 14 00 图 3 b 露天成熟期样本的细 菌群落较分散 而避雨棚成熟期的细菌群落分布集中 说明二者细菌群落结构存在一定差异 露天 转色期的果表细菌群落最集中 与避雨棚转色期的样本细菌群落距离较远 说明避雨栽培对转色期 果实表面的细菌群落结构有明显影响 图 3 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面真菌 a 和细菌 b 群落结构的 PCoA 分析 Fig 3 PcoA analysis of fungal a and bacterial b community structure on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain sheltered and open field modes 非度量多维标度分析结果 图 4 与 PCoA 分析类似 进一步验证了避雨栽培可以影响葡萄果 实表面微生物群落的组成结构 尤其是转色期 图 4 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面真菌 a 和细菌 b 群落结构的 NMDS 分析 Fig 4 NMDS analysis of fungal a and bacterial b community structure on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain sheltered and open field modes 基于 Welch s t 检测转色期避雨棚与露天栽培的葡萄果实表面微生物群落的差异物种 图 5 a 对于真菌群落 转色期避雨栽培的果实表面枝孢属 Cladosporium 和青霉菌属 Penicillium 丰度 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 642 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 显著多于露天对照 而链格孢属 Alternaria 短梗霉属 Aureobasidium 线黑粉酵母属 Filobasidium 掷孢酵母菌属 Sporobolomyces 以及布勒担孢酵母属 Bulleromyces 低于对照 对于细菌群落 避雨棚处理显著减少了泛菌属 Pantoea 甲基杆菌属 Methylobacterium 鞘脂 单胞菌属 Sphingomonas 和马赛菌属 Massilia 等细菌物种在转色期的定殖 图 5 b 图 5 转色期避雨棚与露天 赤霞珠 葡萄果实表面真菌 a 和细菌 b 物种差异的 Welch s t 检测 P 0 05 Fig 5 Welch s t test for differences in fungal a and bacterial b species on the surface of Cabernet Sauvignon grapes in rain shelter and open field modes during veraison stage P 0 05 成熟期的真菌和细菌群落在处理间存在部分重叠 因此通过 LEfSe 分析和 Welch s t 检测来预测 各处理间特异的主要菌群 避雨棚成熟期果表的特异的真菌主要是土栖棘壳孢菌 Setophoma Myrmecridium 和枣红孔韧菌 Porostereum 而对照组 NR 特有的物种主要是壳针孢属 Setoseptoria 假裸囊菌属 Pseudogymnoascus 和 Saccharomyces 酵母属 图 6 a 玫瑰单 胞菌属 Roseomonas 是避雨棚和露天成熟期样本之间差异显著的物种 P 3 b 细菌群落显著性差异的 Welch s t 检测 P 3 b Welch s t test of significant differences in bacterial communities P 0 05 3 讨论 分析避雨棚与露天栽培的 赤霞珠 葡萄果实表面真菌物种的组成发现 从转色期进入成熟期 后 避雨条件减少了炭疽菌属 Colletotrichum 的丰度 炭疽菌可使葡萄感染炭疽病 通过代谢产 生漆酶 导致葡萄酒氧化 Guetsky et al 2005 Cruz Lagunas et al 2020 炭疽菌还能侵染蓝莓 咖啡的浆果 Schilder et al 2013 Jeromel et al 2019 并且降雨会加重其侵染 Bedimo et al 2012 因此 避雨栽培模式减少炭疽菌属的丰度 可降低果实感染炭疽病的发生 当果实从转色期 进入成熟期后 其他真菌物种 如球腔围属 Mycosphaerella 和枝孢菌属 Cladosporium 等真菌 与酵母竞争葡萄积累的营养物质会加剧酵母属物种多样性减少 Liu Howell 2020 从而造成酵 母属物种数量在成熟期降低 本研究中 仅在露天栽培对照的成熟期鉴定出有孢汉逊酵母属 Hanseniaspora 有研究表明含有孢汉逊酵母属有助于增强葡萄酒的甜味和果香 Jeromel et al 2019 然而 它作为一种非酿酒酵母对葡萄酒的影响是相对的 这主要取决于对葡萄汁的发酵接种 策略 Moreira et al 2008 果实进入成熟期后 露天栽培对照中链格孢属 Alternaria 的丰度上 升 比避雨栽培的高 2 46 链格孢能产生链格孢酚甲醚 链格孢酸等多种有毒真菌代谢物 人和 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 644 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 动物摄入这些真菌毒素可引起急性或慢性中毒 King et al 2011 在苹果 番茄和蓝莓等其他水 果的研究中也发现了链格孢属会导致水果腐烂和缩水 降低果实品质与产量 Cabral et al 2019 Wang et al 2021 本研究中 避雨栽培下成熟期果表的曲霉属 Aspergillus 和单端孢霉属 Trichothecium 的丰度普遍高于露天对照 曲霉属和单端孢霉属是产赭曲霉毒素 A OTA 最常 见的霉菌毒素物种 Serra et al 2005 Prieto et al 2007 如果在葡萄汁中占比较高 将很可能导 致葡萄酒富含产赭曲霉毒素 A Serra et al 2005 二者附着在果实表面很可能转移到葡萄汁中 但是其在葡萄酒发酵过程中的演变有可能受到其他微生物的抑制从而丰度降低 因而这些微生物对 葡萄酒质量的影响有待试验验证 假单胞菌属 Pseudomonas 可产生分泌藻酸盐 纤维素等胞外多糖 将促进植物健康生长 Heredia Ponce et al 2021 其存在脂多糖和血红素过氧化物酶等诱导因子可诱导植物产生系统 抗性等 Aragon et al 2015 还可通过合成吩嗪 1 羧酸 绿脓菌素 硝吡咯菌素等一系列吩嗪 类抗生素抑制在果实表面定殖的病原生物的生长 Aragon et al 2015 在避雨栽培管理下 假单 胞菌属的丰度高于对照 在葡萄转色期和成熟期 避雨栽培可以有效地保护和促进葡萄生长发育 以保持对果实更好的营养支撑 葡萄果表是乳酸菌和醋酸菌的天然储存库 健康的葡萄表面乳酸菌 和醋酸菌的群落数量一般都在 10 2 10 3 CFU g 1 Barata et al 2012 这对葡萄成熟后的葡萄酒发 酵过程中的苹果酸 乳酸发酵 malolactic fermentation MLF 非常重要 MLF 有助于增加葡萄酒 的香气和生物学稳定性 同时降低葡萄酒尖酸的口感 Sumby et al 2019 有研究发现厚壁菌门 Firmicutes 包含的细菌 如链霉菌属 Streptomyce 在葡萄酒发生 MLF 后可以有效的降低葡萄 酒酸度 Bl ttel et al 2009 且来自厚壁菌门的大多数细菌可以产生果胶酶 本研究中发现 避雨 栽培更有利于厚壁菌门在果表的定殖生长 增加了其在葡萄成熟后转移到葡萄汁的可能 厚壁菌门 的细菌在酿酒环境中生长 其分泌的果胶酶会潜在提高葡萄浆果浸渍的出汁率 Zhang et al 2019 不动杆菌属 Acinetobacter 与醋酸细菌普遍存在于变质的葡萄表面 在葡萄酒发酵时能代谢产生 乙酸 Prieto et al 2007 乙酸是葡萄酒中的主要挥发性酸 是葡萄酒的 体温表 含量超过 1 2 g L 1 可导致葡萄酒变质 本研究中 避雨处理成熟期不动杆菌属丰度降低了 3 28 避雨栽培 可能对预防葡萄酒挥发酸含量过高有潜在的作用 根据 1 年微生物群落的数据 发现避雨处理减少 了对葡萄生长或者葡萄酒品格潜在有害的微生物在果表定殖 由于微生物的变化和演替受各种因素 的调控 不同年度之间可能差异很大 本试验结果需再次验证 避雨栽培引起了转色期葡萄果表大的真菌和细菌 多样性指数的差异 基于 PCoA 和 NMDS 对 菌群的 多样性分析 发现避雨栽培明显影响了微生物群在转色期的群落结构 葡萄成熟期时 随 着果实表面积膨大 营养物质如多酚 单宁 花色苷的可利用性将会增加 Pauline et al 2019 研究发现这些物质能在一定程度上抑制多种微生物和病原菌的生长 具有很高的生物活性 Nilg n Eniz 2019 因此 推测成熟期果表较高的生物活性物质的可利用性导致微生物群落结构相较于转 色期聚集更加集中 References Ali A Ghani M Li Y Ding H Meng H Cheng Z 2019 Hiseq base molecular characterization of soil microbial community diversity structure and predictive functional profiling in continuous cucumber planted soil affected by diverse cropping systems in an intensive greenhouse region of northern China International Journal of Molecular Sciences 20 11