近期，西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院劉樹(shù)文教授團(tuán)隊(duì)在食品領(lǐng)域TOP期刊《Food Microbiology》上發(fā)表題為“Integrative multiomics analysis of the acid stress response of Oenococcus oeni mutants at different growth stages” 的研究論文。博士研究生陳其玲和楊向科為該論文的共同第一作者，劉樹(shù)文教授和團(tuán)隊(duì)青年教師石侃為該論文共同通訊作者。

圖片來(lái)源于：中國(guó)葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院

酒酒球菌主導(dǎo)的蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵是優(yōu)質(zhì)葡萄酒釀造的關(guān)鍵工藝過(guò)程，然而葡萄酒高酸度環(huán)境非常不利于酒酒球菌的生長(zhǎng)代謝，嚴(yán)重影響其參與的蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵。另外，我國(guó)使用的葡萄酒酒酒球菌發(fā)酵劑嚴(yán)重依賴進(jìn)口，對(duì)本土發(fā)酵劑的開(kāi)發(fā)幾乎是空白，導(dǎo)致我國(guó)葡萄酒風(fēng)格不突出，同質(zhì)化問(wèn)題嚴(yán)重。因此，缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的本土優(yōu)良耐酸菌株及高酸度條件下相應(yīng)的發(fā)酵調(diào)控策略一直是葡萄酒產(chǎn)業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，制約著我國(guó)葡萄酒品質(zhì)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。解決這一關(guān)鍵問(wèn)題的前提是要對(duì)酒酒球菌響應(yīng)酸脅迫的分子機(jī)制有全面深入的了解。

團(tuán)隊(duì)前期采用離子注入誘變結(jié)合定向進(jìn)化方式的獲得了多株酸耐受表型存在顯著差異的酒酒球菌突變株，結(jié)合多株耐酸突變株和酸敏突變株的比較基因組學(xué)、高酸條件下發(fā)酵過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，通過(guò)多組學(xué)聯(lián)合分析挖掘酒酒球菌響應(yīng)酸脅迫關(guān)鍵基因和關(guān)鍵代謝途徑，構(gòu)建其響應(yīng)酸脅迫代謝網(wǎng)絡(luò)模型，揭示酒酒球菌響應(yīng)酸脅迫調(diào)控機(jī)制。突變株比較基因組學(xué)分析共獲得的459個(gè)含有非同義突變SNP位點(diǎn)的基因；轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示共550個(gè)基因存在顯著表達(dá)量差異，其中210個(gè)DEGs是含有非同義突變SNP的差異基因，富集分析顯示菌株不同生長(zhǎng)時(shí)期的DEGs集中的代謝通路存在差異；代謝組分析顯示共有446個(gè)代謝物存在顯著差異，菌株不同生長(zhǎng)時(shí)期的差異代謝物富集的代謝通路也存在差異；比較上述組學(xué)富集通路的交集通路發(fā)現(xiàn)，一半差異代謝通路主要集中在氨基酸代謝和碳水化合物代謝途徑，其余差異代謝通路分布在核苷酸代謝、跨膜運(yùn)輸、能量代謝、脂代謝、輔因子和維生素代謝等途徑；酸耐突變株與酸敏突變株在高酸下的調(diào)控機(jī)制存在顯著差異，同一菌株在不同生長(zhǎng)時(shí)期的酸調(diào)控機(jī)制也存在顯著差異。

研究成果為本土優(yōu)良耐酸酒酒球菌菌種的定向選育及高酸條件下發(fā)酵調(diào)控奠定理論基礎(chǔ)，也可為其他乳酸菌酸脅迫應(yīng)答的分子機(jī)制研究提供參考，助推賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)業(yè)健康永續(xù)發(fā)展。