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中国烟草学报2025年第06期:基于宏基因组学的发酵过程中雪茄烟叶表面微生物群落结构及功能演替

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作者:虞昕磊;袁跃斌;李志豪;周敬涛;王一平;李传宗;朱友军;刘刚;韩智彪;李浩;张华安;倪德江;赵刚;刘圣高;尹刚华;杨兴;

单位:湖北省烟草公司宜昌市公司;华中农业大学;湖北省烟草科学研究院;

摘要:【背景和目的】探究湖北产区雪茄烟叶发酵过程中烟叶主要风味代谢物的动态变化,解析发酵过程烟叶表面微生物群落结构组成及功能演替。【方法】以发酵过程中的雪茄茄芯品种的中部烟叶为研究材料,利用风味代谢组学和宏基因组学技术手段,结合液相色谱、气相色谱-质谱联用检测方法,解析发酵过程雪茄烟叶表面微生物的群落结构及表达丰度,分析发酵过程雪茄烟叶主要代谢物的含量变化。【结果】(1)发酵后烟叶钾氯比值和挥发性香气物质总量增加,非挥发性代谢物(氨基酸、可溶性糖、蛋白质、烟碱、叶黄素和β-胡萝卜素)含量显著下降。(2)发酵过程中,烟叶表面微生物基因数和注释物种数呈逐渐递减的趋势,假单胞菌(Pseudomonas)、葡萄球菌(Staphylococcus)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、黄单胞菌(Xanthomonas)、节担菌(Wallemia)和白冬孢酵母菌(Leucosporidium)为优势菌群,主要参与淀粉和蔗糖代谢、丙酮酸代谢、糖酵解及核苷酸代谢等功能,微生物贡献丰度较高的碳水化合物活性酶(CAZymes)以糖苷水解酶(GH)和糖基转移酶(GT)为主。(3)相关性分析表明,假单胞菌、黄单胞菌、白冬孢酵母菌与非挥发性代谢物呈显著正相关,而葡萄球菌、担子菌与挥发性香气物质呈显著正相关。【结论】雪茄烟叶发酵过程是关键挥发性香气物质增加和非挥发性代谢物减少的过程,叶面微生物在代谢转化中起关键作用。

关键词:雪茄烟叶;;农业发酵;;宏基因组;;烟叶表面;;功能微生物筛选

基金资助:湖北省烟草公司科技项目“农业发酵过程雪茄烟叶主要代谢物的动态变化规律研究”(No.027Y2022-018)