揭示圆叶葡萄浆果内生酵母多样性及其在发酵与生物防治中的功能潜力

本研究针对圆叶葡萄(Vitis rotundifolia)及其杂交品种浆果中未被充分开发的内生酵母资源，通过分子鉴定和形态学分析揭示了48株酵母菌株的多样性，涵盖12个属18个物种，其中非酿酒酵母(non-Saccharomyces)占主导。研究发现Hanseniaspora guillermondii为优势种，并首次在葡萄中鉴定出Nakaseomyces nivariensis和Wickerhamiella sorbophila。文献分析表明这些酵母在葡萄酒发酵中能提升香气复杂度(如Pichia kluyveri促进3-MHA生成)，兼具抑制病原菌(如P. kudriavzevii产生VOCs抗灰霉病)等生物技术潜力，为可持续农业和食品工业提供了新的微生物资源。

　　

葡萄作为全球重要的经济作物，其品质和风味深受内生微生物的影响。传统酿酒主要依赖酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，但近年研究发现非酿酒酵母(non-Saccharomyces)能显著提升葡萄酒的香气复杂度和风味层次。圆叶葡萄(Vitis rotundifolia)因其独特的抗病性和高生物活性成分含量备受关注，但其内生酵母的多样性及功能尚未系统研究。这一知识空白限制了该品种在酿酒和生物防治领域的深度开发。

为填补这一空白，Meenakshi Agarwal和Mehboob B. Sheikh从15个圆叶葡萄和5个杂交葡萄品种的浆果中分离内生酵母，结合18S rRNA基因测序和形态学分析，系统评估了其分类学特征和功能潜力。研究发表在《BMC Microbiology》，揭示了这些微生物在农业和食品工业中的多重应用价值。

研究采用YPD培养基从浆果 pulp 中富集培养酵母，通过表面灭菌排除表皮微生物干扰，筛选形态差异菌落进行纯化。分子鉴定使用18S-NS1F/FR1R引物扩增18S rDNA，经Sanger测序和NCBI BLAST比对确定物种。菌株功能通过文献综述关联已知的发酵特性(如酯类合成)和生物防治机制(如挥发性有机物拮抗)。

研究结果

多样性分布特征

从20个品种中鉴定出48株酵母，隶属12个属18个种，其中H. guillermondii占比37%，其次为Pichia属(37%)。圆叶葡萄以H. guillermondii(41%)为主，而杂交葡萄中P. kluyveri(30%)更常见。Black Spanish品种多样性最高(5种)，Noble和MidSouth各含4种。

新物种发现

首次在葡萄中报道临床来源的N. nivariensis和乳制品相关的W. sorbophila，拓展了葡萄内生酵母的生态分布认知。

形态变异

菌落呈现白色至奶油色、平滑或粗糙的形态差异，细胞形状包括球形和椭球形，如

所示。

功能关联

文献分析表明：

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  发酵增强：P. kluyveri可提升3-巯基己醇乙酸酯(3-MHA)含量，赋予长相思葡萄酒热带果香；H. guilliermondii的β-葡萄糖苷酶活性释放挥发性萜烯。

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  生物防治：P. kudriavzevii通过VOCs抑制灰霉菌(Botrytis cinerea)；Wickerhamomyces anomalus可抑制酒类腐败菌Dekkera。

结论与意义

该研究首次系统解析了圆叶葡萄内生酵母的多样性，发现其具有显著的菌株特异性功能。这些酵母不仅能优化葡萄酒风味(如增加酯类和硫醇)，还能作为生物防治剂替代化学农药。例如，P. fermentans通过抑制菌丝生长防控葡萄采后病害，而Lachancea thermotolerans可降低醋酸积累提升酒质。研究为开发新型发酵剂、益生菌和农业益生菌提供了资源库，同时揭示了葡萄品种特性(如pH和糖度)与微生物组构成的潜在关联，为"微生物风土"(microbial terroir)研究提供了新视角。未来需通过田间试验验证这些酵母的实际应用效果，并探索其与宿主互作的分子机制。