人工合成菌群替代传统母曲对高温大曲质量的影响

传统高温大曲是经自然发酵而生产的,存在微生物群落组成复杂、所需的风味组分及含量难以控制等缺点。为了优化高温大曲微生物菌群结构和提高大曲品质,以小麦为原料,将高温大曲中分离筛选的地衣芽孢杆菌BL44、酿酒酵母SCY62、宛氏拟青霉PV3、微小根毛霉RP1和嗜热子囊菌TC1分别制备成固态菌剂,按不同添加比例构建2种人工合成菌群替代传统母曲(CK)制作高温大曲,并进行实验室酿酒试验分析。高通量测序结果表明,3种大曲的优势真菌属为Lichtheimia,优势细菌属为Bacillus。大曲的理化指标测定结果显示,接种人工合成菌群的高温大曲的液化力和糖化力比CK均有显著提高。气相色谱-质谱分析结果显示,接种人工合成菌群替代传统母曲能显著提高大曲及酒醅中四甲基吡嗪的含量。人工合成菌群1和菌群2接种的大曲中四甲基吡嗪含量分别为31.90 mg/kg和56.73 mg/kg,比CK分别提高了2.80、4.99倍;高温堆积发酵酒醅中人工合成菌群1和菌群2的四甲基吡嗪含量分别为0.76 mg/kg和2.74 mg/kg,比CK分别提高了4.03和14.61倍。以上结果表明,人工合成菌群在定向调控大曲酶活性以及白酒中某些特定风味组分及含量等方面具有潜在的应用价值。

基于人工合成菌群提升白酒品质的策略分析

传统白酒中结构高度复杂的酿造菌群是白酒酿造过程中酒精及各种风味物质生成代谢的重要原动力,功能稳定高效的酿造菌群是白酒品质的重要保证。因此,挖掘白酒酿造微生物的功能、选育核心功能菌种、人工合成酿造菌群,对实现白酒酿造的可控化和品质的稳定化具有重要实践意义。本文综述了白酒酿造过程中核心功能微生物的挖掘、筛选与人工酿造菌群的组装,以期为白酒品质和产量的提升提供理论依据。

合成耐盐菌群对水稻品种五山丝苗耐盐性的影响

为了提高水稻的耐盐能力,构建了由5个新筛选的耐盐细菌菌株(L-A8、L-B2、L-B9、L-D6和L-D7)和1个现有铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株(L3)组成的人工合成菌群(Artificially synthetic community,ASC),探究其对水稻品种五山丝苗耐盐性的影响。结果表明,通过16S rRNA序列鉴定,L-A8为无色杆菌属(Achromobacter),L-B2和L-B9为肠杆菌属(Enterobacter),L-D6和L-D7为志贺氏菌属(Shigella)。与对照组相比,ASC处理后的种子发芽势和成苗率分别显著提高41.09和21.78个百分点,根长和芽长分别显著增加161.9%、201.7%。在水培条件下,与对照组相比,ASC处理的幼苗鲜重、叶绿素a和叶绿素b的含量分别显著增加107.8%、127.9%和118.1%,幼苗根部的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)含量分别显著提高75.9%、41.4%和35.4%,丙二醛(MDA)含量显著降低37.0%。在盆栽条件下,与对照组相比,ASC处理的幼苗根长、鲜重、叶绿素a以及叶绿素b含量分别显著增加84.1%、65.0%、48.6%和65.9%,SOD、POD和CAT活性分别显著提高16.8%、78.7%和23.0%,MDA含量显著降低23.2%。与对照组相比,ASC处理的五山丝苗在盐胁迫下的有效穗数增加8.8%,每穗总粒数和每穗实粒数分别显著增加22.5%和39.1%,结实率显著提高9.68个百分点,最终使得单株产量显著提高63.1%。综上,ASC对提高盐碱地的利用率具有现实意义,可作为一种有效提升盐碱地应用价值的手段。

合成生物学在肠道微生态疗法研发中的应用

肠道菌群是人体的重要“器官”。工业化世界的发展加速了对肠道菌群研究从“传统结构”向“工业结构”的转变,而纠正肠道微生态失衡已成为解决重大慢性非传染性疾病传播难题的核心策略之一。然而,目前开发的靶向调节肠道菌群结构与功能的传统微生态疗法,如益生元疗法、益生菌疗法和粪菌移植疗法,只有少数被用于临床多发难治性重大慢病的防治,且出现了可控性差、菌群遗传背景不清晰等安全问题。合成生物学技术手段的迭代发展推动了新型微生态药物的研发,成为对重大慢病进行精准识别和精准施策的关键。本文首先以消化系统疾病、代谢性疾病和精神疾病等重大慢性疾病的干预和治疗为切入点,回顾了基于合成生物学方法设计构建工程益生菌的研究进展,并对以工程益生菌为核心的微生态疗法在上述重大慢病中的应用进行了综述。同时,考虑到单一工程益生菌的负荷和抗干扰能力等问题,本文还提出了利用工程益生菌构建人工合成肠道菌群开发新一代微生态疗法的设想,分析了这一过程所面临的机遇与挑战,旨在为工程益生菌和人工合成肠道群落基础研究和临床应用的双向转化提供借鉴,从而推动新型微生态药物的研发。