基于宏基因组学的不同陈化时间烟草源功能微生物筛选

1. 浙江中烟工业有限责任公司技术中心, 浙江杭州 310024;
2. 湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂, 湖南常德 415006;
3. 18新利直播食品与生物工程学院, 河南郑州 450001

作者简介:李石头(1986—),男,河南省叶县人,浙江中烟工业有限责任公司工程师,主要研究方向为烟草化学与卷烟产品研发。E-mail:lishitou@zjtobacco.com;

基金项目:中国烟草总公司重点研发项目（中烟办（2020）66号，中烟办（2022）111号）
中图分类号:TS414

Screening of tobacco-derived functional microorganisms with different aging time based on metagenomics

1. Technology Center, China Tobacco Zhejiang Industrial Co., Ltd., Hangzhou 310024, China;
2. Changde Cigarette Factory of Hunan Tobacco Industry Co., Ltd., Changde 415006, China;
3. College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China
Received Date:2022-10-08

CLC number:TS414

摘要:利用宏基因组学解析云南烟叶在不同陈化时间表面微生物群落结构及功能基因演替，跟踪烟叶陈化过程中的中性香味成分动态变化，分析微生物、酶基因与中性香味成分的相关性，并指导筛选烟草源功能微生物。结果表明：在烟叶陈化第3、6、9和12个月时，其表面优势菌属分别为鞘氨醇单胞菌属（ Sphingomonas）、肠杆菌属（ Enterobacte）、泛菌属（ Pantoea）和不动杆菌属（ Acinetobacter）；陈化过程中烟叶的中性香味成分如苯甲醇、苯乙醛、2-乙酰基吡咯、茄酮、大马酮、巨豆三烯酮等总体呈增长趋势，糠醛和 β-环柠檬醛则呈现先增加后降低的趋势，烃类化合物含量呈下降趋势；克雷伯菌属（ Klebsiella）与 β-大马酮、巨豆三烯酮和茄酮等呈显著正相关，不动杆菌属（ Acinetobacter）与2-乙酰基呋喃，芳樟醇、巨豆三烯酮呈显著正相关，大部分碳水化合物活性酶与苯乙醛、苯甲醛、糠醇和西柏烯等成分呈负相关，多数糖苷酶与中性香味成分呈正相关；在烟叶陈化过程中共筛选得到75株微生物，微生物种类及其功能与宏基因组分析结果基本吻合，说明宏基因组分析结果可以指导微生物筛选工作，增强筛选目的性，提高筛选效率。
- 宏基因组/
- 烟草源/
- 功能微生物/
- 陈化时间/
- 筛选
Abstract:The community structure and functional gene succession of surface microorganisms in Yunnan tobacco leaves at different aging stages were analyzed based on metagenomics. The changes of neutral aroma components during the aging of tobacco leaves were traced. The correlation between microorganisms, enzyme gene and neutral aroma components was explored, and a screening method for tobacco-derived functional microorganisms was established. The results showed at the 3rd, 6th, 9th and 12th month of aging, the dominant genera were Sphingomonas, Enterobacter, Pantoea, and Acinetobacter,respectively. The neutral aroma components in tobacco leaves such as benzyl alcohol, phenylacetaldehyde, 2-acetylpyrrole, solanone, damascenone and megastigmatrienone had an increasing trend. Furfural and β-cyclocitral had a first increase and then decrease trend. The content of hydrocarbons decreased. Klebsiellahad a significant positive correlation with β-damascenone, megastrienone and solanone. Acinetobacterhad a significant positive correlation with 2-acetylfuran, linalool and megastrienone. Phenylethylaldehyde, benzaldehyde, furfuryl alcohol and cypressene were negatively correlated with almost all carbohydrate synthase, and most glycosidase families were positively correlated with neutral aroma components. A total of 75 strains of microorganisms were screened during tobacco leaf aging, and the microbial types and functions were basically consistent with the results of metagenome analysis, indicating that the analysis results of metagenome could guide microbial screening, enhance the purpose of screening, and improve screening efficiency.
- metagenomics/
- tobacco-derived/
- functional microorganisms/
- aging time/
- screening
1. [1]
  赵勇, 黄劲松, 宋新蕊, 等.宏基因组的生物信息分析[J].生物信息学, 2013(4):282-286.
2. [2]
  CHEN K, PACHTER L.Bioinformatics for whole-genome shotgun sequencing of microbial communities[J].PLoS Computational Biology, 2005, 1(2):106-112.
3. [3]
  RUZA A, DENISE T, ANNIKA L, et al.Comparison of targeted next-generation sequencing and Sanger sequencing for the detection of PIK3CA mutations in breast cancer[J].BMC Clinical Pathology, 2015(15):1-9.
4. [4]
  DIEHL G E, LONGMAN R S, ZHANG J X, et al.Micro-biota restricts trafficking of bacteria to mesenteric lymph nodes by CX(3)CR1(hi) cells[J].Nature, 2013, 494(7435):116-120.
5. [5]
  WANG F, ZHAO H W, XIANG H Y, et al.Species diversity and functional prediction of surface bacterial communities on aging flue-cured tobaccos[J].Current Microbiology, 2018, 75(10):1306-1315.
6. [6]
  TYX R E, STANFILL S B, KEONG L M, et al.Characterization of bacterial communities in selected smokeless tobacco products using 16S rDNA analysis[J].PLoS ONE, 2016, 11(1):e0146939.
7. [7]
  常安然, 李佳, 张耸, 等.基于宏基因组学16S rDNA测序对烟草根际土壤细菌群落组成分析[J].中国农业科技导报, 2017, 19(2):43-50.
8. [8]
  赵铭钦, 刘云, 李芳芳, 等.陈化烤烟叶面优势菌的筛选鉴定与其增香效应[J].微生物学报, 2009, 49(5):625-631.
9. [9]
  王卫峰, 章友爱, 陈子枫, 等.自然醇化对烟叶化学组分及致香物质的影响[J].广西农学报, 2016, 31(2):8-13.
10. [10]
  刘洋.烟叶增香提质微生物的筛选及其应用[D].武汉:华中农业大学, 2011.
11. [11]
  李秀妮, 李猛, 万德建, 等.烟叶微生物及其在烟叶发酵和醇化中的作用研究进展[J].微生物学通报, 2019, 46(6):1520-9.
12. [12]
  单宏英.陈化烟叶表面有益微生物的分离筛选、鉴定及应用研究[D].咸阳:西北农林科技大学, 2012.
13. [13]
  马英.烟叶表面高效降解蛋白质的芽孢杆菌的分离筛选及其鉴定[J].喀什师范学院学报, 2012, 18(1):101-104.
14. [14]
  HOLGER Z, SABINE L, MANUELA S, et al.A peroxidase from Lepista irina cleaves β, β-carotene to flavor compounds[J].Biological Chemistry, 2003, 384(7):1049-1056.
15. [15]
  李秀红, 李冰, 李仙, 等.一株产香微生物的筛选[C]//中国烟草学会.中国烟草学会工业专业委员会烟草化学学术研讨会论文集.海口:[出版社不详], 2005:420-430.
16. [16]
  陈竹亭.陈化进程中烟叶表面细菌组成的变化以及果胶质降解菌群的分离[D].南京:南京大学, 2012.
17. [17]
  孙政.降低烟草亚硝胺目的菌的筛选及应用研究[D].武汉:华中农业大学, 2017.
18. [18]
  杨应美, 卢灿华, 罗朝旺, 等.烟草黑胫病生防菌筛选及对根际土壤微生物群落的影响[J].西南农业学报, 2022, 35(4):790-796.
19. [19]
  贺兆伟, 奚家勤, 邓宾玲, 等.烟叶中高产果胶酶菌株的筛选及酶学性质[J].烟草科技, 2013(5):72-76.
20. [20]
  黄申, 马宁, 王琼波, 等.再造烟叶浓缩液增香菌的筛选、鉴定与发酵优化[J].轻工学报, 2020, 35(2):33-41.
1. [1]
  贾云,胡婉蓉,吕晋雄,张倩颖,王跃,罗诚,刘元法,李东亮. 雪茄烟叶发酵过程中微生物群落及功能微生物分析. 轻工学报, 2023, 38(1): 71-78,89.doi: 10.12187/2023.01.009
2. [2]
  黄申,马宁,王琼波,霍梦杰,周利峰,冯颖杰,杨峰,毛多斌. 再造烟叶浓缩液增香菌的筛选、鉴定与发酵优化. 轻工学报, 2020, 35(2): 33-41.doi: 10.12187/2020.02.005
3. [3]
  钮劲涛,邓伟玲,杜静雨,古家宇,周贤明,陈鑫,吉建涛,金宝丹. 含盐食品工业废水脱氮除磷性能研究. 轻工学报, 2024, 39(1): 118-126.doi: 10.12187/2024.01.015
4. [4]
  徐清泉,李石头,黄申,毛多斌. 烟草源微生物及其应用研究进展. 轻工学报, 2021, 36(5): 42-50,58.doi: 10.12187/2021.05.006
5. [5]
  魏明宝,叶长明,任屹罡,杨艳琴,赵继红. 一株微生物絮凝剂产生菌的筛选及絮凝特性. 轻工学报, 2012, 27(2): 13-17.doi: 10.3969/j.issn.1004-1478.2012.02.004
6. [6]
  黄丽,孟继坤,周嫄,李树波,徐羽. 高产右旋糖苷酶微生物的筛选及产酶条件的优化. 轻工学报, 2019, 34(1): 11-20.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.01.002
7. [7]
  许春平,熊亚妹,刘远上,曲利利,姚延超,吴彦. 不同加热醇化时间对烟草薄片浓缩液香味成分的影响. 轻工学报, 2021, 36(1): 30-38.doi: 10.12187/2021.01.004
8. [8]
  王文婷,宋凯,杨晨,臧志鹏,王祯,陈梦月,刘晨,翟玉俊. 基于宏基因组学的霍氏肠杆菌发酵解析及其烟叶品质提升机制研究. 轻工学报, 2023, 38(1): 79-89.doi: 10.12187/2023.01.010
9. [9]
  马林,王广超,罗昭标,寇晓腾,张文龙. 烤后烟叶基因组DNA提取条件优化. 轻工学报, 2013, 28(2): 59-63.doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2013.02.014
10. [10]
  黄申,闫美玲,芦尧,田泱源,毛多斌,芦昶彤,陈芝飞,冯颖杰. 不同香型再造烟叶浓缩液化学成分和微生物组差异性研究. 轻工学报, 2021, 36(5): 51-58.doi: 10.12187/2021.05.007
11. [11]
  田瑞杰,张勇,冯大鸿,王康丽,迟雷,沈祥坤,胡晓龙,何培新. 基于宏转录组学的浓香型白酒酒醅活性微生物群落空间异质性研究. 轻工学报, 2022, 37(1): 1-11.doi: 10.12187/2022.01.001
12. [12]
  黄申,闫茗熠,陈梦月,尚紫博,杨晨,张金林,褚智国,毛多斌. 基于转录组测序和RT-qPCR技术的烟草糖酯合成基因挖掘. 轻工学报, 2023, 38(6): 78-84,117.doi: 10.12187/2023.06.010
13. [13]
  郭林青,朴永革,朱春阳,李河霖,马丹,王君婷,马林. 烟草产香酵母YG-4的筛选鉴定及香气成分分析. 轻工学报, 2019, 34(5): 27-31.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.004
14. [14]
  李勇,王猛,陈剑明,朱保昆,张天栋,莫明和,段焰青,杨乾栩. 出芽短梗霉OF-01菌株的筛选及其在烟草香料中的应用. 轻工学报, 2017, 32(4): 49-57.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.008
15. [15]
  王春利,罗昭标,寇霄腾,马林. 烟碱的微生物代谢研究进展. 轻工学报, 2011, 26(4): 27-31.doi: 10.3969/j.issn.1004-1478.2011.04.006
16. [16]
  胡金强,雷俊婷,詹丽娟,纵伟,白艳红,景建洲,孙新城,董彩文. 免疫学技术在食源性微生物检测中的应用综述. 轻工学报, 2014, 29(3): 7-11.doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.03.002
17. [17]
  贾秀春,张伟娜,李迎秋. 壳聚糖对冷却猪肉微生物的抑制效果. 轻工学报, 2012, 27(1): 16-19.doi: 10.3969/j.issn.1004-1478.2012.01.005
18. [18]
  胡永金,陈红,薛桥丽,奎梦漪,付晓萍,朱仁俊,普岳红,黄启超. 云南三川火腿加工中微生物区系变化规律研究. 轻工学报, 2017, 32(5): 8-15.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.002
19. [19]
  张俊杰,郭晨,尚益民,杨旭,陈锦永,张文叶,刘崇怀. 市售夏黑无核葡萄果表微生物多样性研究. 轻工学报, 2017, 32(6): 20-26.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.6.003
20. [20]
  梁瑜海,李冬,吴青,张杰. 曝气上流式污泥床中亚硝化颗粒污泥的微生物特征. 轻工学报, 2018, 33(4): 29-36.doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.04.004

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通讯作者:陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

基于宏基因组学的不同陈化时间烟草源功能微生物筛选

作者简介:李石头(1986—),男,河南省叶县人,浙江中烟工业有限责任公司工程师,主要研究方向为烟草化学与卷烟产品研发。E-mail:lishitou@zjtobacco.com;

Screening of tobacco-derived functional microorganisms with different aging time based on metagenomics

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通讯作者:陈斌, bchen63@163.com

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English Abstract

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