在酶发酵过程中细菌群落的结构和功能变化特征

《Current Microbiology》：Characterization of Structural and Functional Changes in Bacterial Communities During Enzyme Fermentation

农业酶在土壤改良中的应用研究。通过16S rRNA测序和KEGG数据库分析，发现外源酶添加显著改变液体发酵中微生物群落结构（Proteobacteria占比70%，p=0.04），而堆肥发酵中物种多样性随时间增加且主要门类丰度趋于稳定。代谢功能以碳水化合物、氨基酸及辅因子代谢为主，酶添加影响微生物群落演替及功能。

　　

摘要

农业酶的使用是解决土壤问题的一个新研究方向。发酵过程中微生物群落的结构和组成受到环境条件的影响，这使得其表征变得复杂。本研究利用16S rRNA高通量测序技术分析了添加酶与不添加酶的情况下堆肥发酵中后期细菌群落的结构。此外，还通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库鉴定了微生物群落的次要功能特征。在液体发酵中，添加外源酶减少了微生物物种的数量。经过一段时间后，优势细菌物种逐渐显现，变形菌门的相对丰度达到了70%。不同细菌物种之间的丰度存在显著差异（p = 0.04）。然而，在堆肥过程中，随着发酵时间的延长，细菌物种的数量增加，主要细菌门的相对丰度趋于均匀。在门（p > 0.05）或属（p > 0.05）水平上，细菌物种的丰度没有显著差异。根据KEGG数据库，最常见的五种代谢途径相关基因与维持微生物基本生命活动所需的物质代谢和能量代谢有关：碳水化合物代谢、氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢、萜类化合物和聚酮化合物代谢以及其他氨基酸代谢。外源酶的添加改变了堆肥和液体发酵过程中的微生物群落演替和代谢功能。本研究的结果为农业生产中酶和传统堆肥的应用提供了理论参考。