埃特纳火山葡萄园自然发酵过程中可培养本土酵母种群结构及酿酒酵母与非酿酒酵母遗传多样性研究

本研究针对埃特纳火山产区葡萄酒自然发酵过程中微生物多样性对"风土"特性的影响机制，通过454株酵母分离株的生态学与遗传学分析，揭示了18种酵母的演替规律（非酿酒酵母初期主导，酿酒酵母后期接管），发现S. cerevisiae存在意大利酒窖特异性基因型，H. uvarum呈现无地理聚集的遗传变异，证实海拔、土壤等 vineyard-specific 因素塑造酵母群落结构，为火山葡萄酒微生物溯源与品质调控提供理论依据。

　　

在葡萄酒酿造领域，自然发酵过程中复杂的微生物群落被称为"微生物风土"(microbial terroir)，其组成直接影响葡萄酒的感官特性。埃特纳火山作为世界独特的火山葡萄酒产区，其特殊的火山灰土壤、海拔梯度形成的微气候，理论上应孕育独特的酵母群落，但此前缺乏系统性研究。这种认知空白导致产区难以科学利用本土微生物资源，也阻碍了火山葡萄酒风味溯源体系的建立。

为破解这一难题，研究人员对埃特纳火山南北坡4个酒庄不同葡萄品种的自然发酵过程展开追踪。通过454株酵母分离株的ITS测序鉴定，发现18个物种构成的复杂群落，其中Hanseniaspora uvarum和Metschnikowia pulcherrima等非酿酒酵母(non-Saccharomyces)主导发酵初期，后期则被Saccharomyces cerevisiae取代。这种动态演替模式通过种属特异性引物PCR和培养法得以精确量化。

酵母种群结构的地理差异
微卫星(Microsatellite)基因分型显示，S. cerevisiae存在显著遗传多样性，部分菌株呈现意大利葡萄酒环境特异性基因型，暗示长期酿酒环境选择压力下的适应性进化。而H. uvarum虽表现出高遗传变异，却未形成地理聚类，可能与酵母菌株跨区域传播或人类活动干预有关。

环境因子的调控作用
通过Shannon指数和PCA分析发现，酒庄间酵母群落差异与海拔梯度（300-900米）、火山土壤矿物含量（如铁、硫元素）显著相关。其中高海拔葡萄园的酵母α多样性更高，推测与温度波动增强选择压力有关。

技术方法概要
研究采用自然发酵汁梯度稀释涂布法（YPD培养基）获取酵母分离株，通过ITS rDNA测序进行物种鉴定，使用9个微卫星位点对S. cerevisiae进行基因分型，结合气象站数据和土壤元素分析（ICP-MS）探究环境-微生物关联性。

结论与意义
该研究首次系统描绘了火山葡萄酒产区的酵母生态图谱，证实S. cerevisiae存在"酒窖指纹"特性，为微生物溯源提供了分子标记。发现非酿酒酵母的遗传变异不受地理限制，提示其可能通过酿造设备或人员流动广泛传播。研究建立的"海拔-土壤-微生物"关联模型，为产区通过农艺措施调控发酵微生物组成提供了科学依据，对保护埃特纳火山葡萄酒的微生物遗产和品质标准化具有重要实践价值。论文发表于《International Journal of Food Microbiology》，为全球特殊风土条件下的葡萄酒微生物研究树立了新范式。