温度驱动下大曲发酵中乳酸菌与芽孢杆菌从竞争到互作的转化机制：多组学与共培养研究

为解决温度如何调控大曲发酵中微生物互作模式的关键问题，研究人员通过整合宏基因组学、双RNA-seq和共培养实验，揭示了乳酸菌(LAB)与芽孢杆菌(Bacillus)在30°C和50°C下的动态互作关系。研究发现高温(50°C)促使枯草芽孢杆菌(B. subtilis)通过合成钴胺素(cobalamin)缓解乳酸乳球菌(L. lactis)的氧化应激，实现从竞争到互作的转化，为大曲工艺优化提供了理论依据。

　　

在传统白酒酿造过程中，大曲(Daqu)作为核心发酵剂，其微生物群落的动态变化直接决定了酒体风味与品质。然而，大曲生产过程中温度呈现阶梯式波动（通常从30°C升至60°C），这种变化如何影响微生物种间关系，尤其是优势菌群乳酸菌(Lactic Acid Bacteria, LAB)与芽孢杆菌(Bacillus)的竞争或协作机制，一直是困扰发酵工艺优化的未解之谜。现有研究多聚焦于单一温度下的微生物组成分析，缺乏对温度梯度下微生物互作模式转变的系统解析，这极大限制了人工调控发酵过程的精准性。

针对这一科学瓶颈，江南大学（ Jiangnan University ）的研究团队在《International Journal of Food Microbiology》发表了一项创新性研究。该工作通过多组学联用技术结合微生物共培养实验，首次揭示了大曲发酵中温度介导的微生物互作模式转换机制。研究人员采用宏基因组学解析微生物群落结构，通过双RNA-seq技术同步捕捉LAB和Bacillus的转录组响应，并设计梯度温度共培养实验验证互作关系。

宏基因组学揭示温度适应性分化
分析发现乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)虽分别偏好中温(30°C)和高温(50°C)，却能在大曲全程共存。温度升高至50°C时，微生物网络中的正相互作用显著增强，暗示高温可能触发互利机制。

双RNA-seq解析温度响应通路
在50°C条件下，L. lactis的氧化应激相关基因（如sodA超氧化物歧化酶）显著上调，而B. subtilis的钴胺素(cobalamin)合成通路被激活。同时，两菌株的碳代谢(如糖酵解)和环境信号感知(如双组分系统)基因呈现协同表达模式。

共培养验证温度依赖的互作转换
在30°C时，L. lactis分泌乳酸抑制B. subtilis生长，呈现典型竞争关系；而在50°C时，B. subtilis通过分泌钴胺素缓解L. lactis的氧化损伤，使其存活率提升3.2倍。连续传代实验证实这种互作能维持长期共存。

该研究不仅阐明温度通过调控氧化应激和维生素合成通路驱动微生物关系重构的分子机制，更创新性地提出"温度阈值调控"策略——通过精确控制发酵温度阶段，可定向诱导益生菌群互作，为大曲标准化生产提供了关键理论支撑。研究揭示的微生物温度适应性策略，对发酵食品、益生菌制剂等领域的菌群调控具有普适性指导意义。