園藝學報 2023 50 3 635 646 Acta Horticulturae Sinica doi 10 16420 j issn 0513 353x 2021 1190 http www ahs ac cn 635 收稿日期 2022 11 26 修回日期 2023 01 04 基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目 2019YFD1002500 寧夏回族自治區(qū)重大研發(fā)計劃項目 2020BCF01003 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術 體系建設專項資金項目 CARS 29 通信作者 Author for correspondence E mail yuyangsong 避雨栽培對 赤霞珠 葡萄果表微生物多樣性的 影響 黃 蓉 1 董 超 1 姜 嬌 1 秦 義 1 2 劉延琳 1 2 宋育陽 1 2 1 西北農(nóng)林科技大學葡萄酒學院 陜西楊凌 712100 2 西北農(nóng)林科技大學寧夏賀蘭山東麓葡萄酒試驗示范站 寧夏 永寧 750104 摘 要 以避雨栽培和露天栽培 對照 釀酒葡萄 赤霞珠 為材料 利用高通量測序技術 研究 果實轉色期和成熟期果表微生物的多樣性以及群落結構 兩種模式下果表的主要真菌和細菌分別是子囊 菌門 Ascomycota 占比 90 以上 和變形菌門 Proteobacteria 避雨栽培減少了炭疽病菌 Colletotrichum 的定殖 降低了誘導果實腐爛且產(chǎn)生毒素的鏈格孢屬 Alternaria 的豐度 且避雨條 件更適合于固氮細菌假單胞菌屬 Pseudomonas 和泛菌屬 Pantoea 的生長 此外 避雨處理中曲霉屬 Aspergillus 和單端孢霉屬 Trichothecium 的豐度普遍高于露天對照 NMDS 分析與 Welch s t 檢測表 明 避雨栽培引起了轉色期的真菌和細菌群落結構的顯著差異 脅強系數(shù) stress 0 1 且 P 90 and Proteobacteria were the dominant fungal and bacterial phylum in both rain shelter and open field cultivation patterns Compared with grapes being cultivated in the open field rain shelter reduced the richness of Colletotrichum therefore decreasing the risk of developing anthracnose on grape berries In this scenario a decreased abundance of Alternaria which was associated with berry rot and secretion of killer toxins was also seen Additionally rain shelter conditions were more Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 636 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 suitable for the development of Pseudomonas and Pantoea both bacteria are capable of nitrogen fixing The abundance of Aspergillus and Trichothecium were commonly higher in the rain shelter treatment than in the control NMDS analysis with Welch s t test suggested that rain shelter resulted in significant differences in fungal and bacterial community structure at the veraison stage stress 0 1 P 0 05 In summary rain shelter enhanced the colonization of microbes that are beneficial to vine growth and grape quality whilst also reducing the richness of microorganisms that could potentially cause diseases affecting grape health Keywords wine grape rain shelter cultivation microbial community diversity analysis high throughput sequencing analysis 葡萄果實表面定殖的微生物對果實生長和釀酒品質有影響 Nisiotou et al 2011 Gao et al 2019 葡萄表面附著的寄生霉菌有些能夠引起相應病害 例如葡萄霜霉病菌 Plamospara viticola 引起霜霉病 葡萄白粉菌 Erysiphe necator 導致白粉病 Barata et al 2012 灰葡萄孢菌 Botrytis cinerea 可致葡萄裂果 曲霉屬 Aspergillus 枝孢屬 Cladosporium 和青霉屬 Penicillium 均 可導致葡萄枯萎 皺縮 藤蔓腐爛和組織損傷 Barata et al 2012 葡萄表面的霉菌不僅能引起果 實破損 其分泌的代謝物還會間接影響葡萄酒發(fā)酵菌群的存活狀態(tài) 進而影響葡萄酒的發(fā)酵進程 Ciani et al 2010 Barata et al 2012 Morrison Whittle Goddard 2018 酵母菌和其他真菌的代謝過程對葡萄酒的風味具有顯著影響 隱球酵母屬 Cryptococcus 有 孢漢遜酵母屬 Hanseniaspora 紅酵母屬 Rhodotorula 和曲霉屬 Aspergillus 有助于促進風味 物質的形成和塑造獨特的感官特性 Hong Park 2013 葡萄汁中的細菌種群以芽孢桿菌屬 Bacillus 腸球菌屬 Enterobacteriales 和假單胞菌屬 Pseudomonas 為主 其代謝產(chǎn)物也可影 響葡萄酒的化學組成 Bokulich et al 2014 Portillo Mas 2016 在葡萄成熟期 隨著漿果表面 積增大 糖分和營養(yǎng)物質的可利用性增加 果表的弱發(fā)酵型酵母和乳酸菌逐漸增多 Bokulich et al 2014 Morrison Whittle Goddard 2018 主要包括孢漢遜酵母屬 Hanseniaspora 假絲酵母屬 Candida 梅奇酵母屬 Metschnikowia 酒球菌屬 Oenoccocus 和乳桿菌屬 Lactobacillus 等 這些微生物從果實表面轉移進葡萄汁中 能夠適應苛刻的發(fā)酵環(huán)境并迅速繁殖 具有改變葡萄 酒風味 香氣和質量的巨大潛力 Grangeteau et al 2017 Mezzasalma et al 2017 中國釀酒葡萄產(chǎn)區(qū) 尤其是陜西 河北和廣西等地受季風影響 夏季雨熱同期 在葡萄轉色和 成熟收獲階段面臨強降雨的影響 一些病害微生物豐度升高 導致果實腐爛和產(chǎn)量下降 Yu et al 2017 避雨栽培可以起保護作用 Chen et al 2020 轉色期是葡萄生長過程的一個關鍵時期 在 這個時期果實中單寧和芳香類物質開始升高 可溶性物質開始積累 Kalua Boss 2009 Zhang et al 2016 葡萄果實在成熟期進一步膨大 是活性物質 酚類化合物 和風味物質 萜烯類化合物 積累最旺盛的時期 Kalua Boss 2009 轉色期和成熟期降雨量過多 會稀釋果實的風味物質 增加果實感病幾率 導致果實皺縮甚至腐爛 使品質和產(chǎn)量下降 Barata et al 2012 Yu et al 2017 栽培模式與葡萄果實微生物群之間的關系研究甚少 因此 在陜西葡萄酒產(chǎn)區(qū) 采用高通量測 序的技術 研究避雨栽培對廣泛種植的釀酒葡萄 赤霞珠 在轉色期和成熟期兩個關鍵時期的果表 微生物多樣性以及群落結構的影響 為避雨栽培的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù) 黃 蓉 董 超 姜 嬌 秦 義 劉延琳 宋育陽 避雨栽培對 赤霞珠 葡萄果表微生物多樣性的影響 園藝學報 2023 50 3 635 646 637 1 材料與方法 1 1 試驗材料與避雨處理 試驗于 2020 年 7 9 月在陜西涇陽日新農(nóng)業(yè)園進行 該園地處溫帶大陸性季風氣候區(qū) 材料為 7 年生釀酒葡萄 赤霞珠 株距 1 2 m 行距 1 5 m 單干雙臂型整形 長短枝修剪 株高 1 5 m 避雨棚搭建在 6 行植株上方 到地面的垂直距離為 2 5 m 棚下 90 株 以露天栽培為對照 其他管 理方式一致 避雨與露天栽培兩個處理相距 3 m 1 2 取樣設計與樣品采集 采用 五點取樣法 Zhang et al 2017 分別采收避雨栽培與露天栽培下的轉色期和成熟期的 果實 用 75 酒精消毒后的鑷子夾取滅菌棉花 蘸 0 9 NaCl 溶液 擦拭整個果實 無病害 表面 10 s 每個果實擦拭 5 次 將棉花收集到滅菌的 5 mL 離心管中作為 1 個樣本 樣本用液氮速凍后放 置 80 冰箱備用 設 6 次生物學重復 每個重復由 5 串果實的果表微生物組成 1 3 DNA 提取及 PCR 擴增 果表微生物的 DNA 提取使用 HiPure Soil DNA 提取試劑盒 Magen Guangzhou China 按 照操作指南進行 16S rRNA 細菌 基因擴增引物為 341F 5 CCTACGGGNGGCWGCAG 3 和 806R 5 GGACTACHVGGGTATCTAAT 3 Huang et al 2021 ITS2 rDNA 真菌 序列擴增引物為 ITS3 KYO2 5 GATGAAG AACGYAGYRAA 3 和 ITS4 5 TCCTCCGCTTATTGATATGC 3 Ali et al 2019 PCR 擴增 94 2 min 然后 98 10 s 62 30 s 68 30 s 進行 30 個循環(huán) 最后 68 延伸 5 min 擴增體系 20 L 5 L 10 KOD 緩沖液 5 L 2 mmol L 1 dNTPs 3 L 25 mmol L 1 MgSO 4 上 下游引物各 1 5 L 10 mol L 1 1 L KOD 聚合酶 100 ng 模板 DNA 3 L 樣品 的 PCR 產(chǎn)物送至廣州基迪奧測序公司測序 1 4 細菌和真菌物種組成分析 用 FASTP 版本 0 18 0 對 Illumina 平臺的原始數(shù)據(jù)進行過濾 過濾標準 1 去除含有未知核 苷酸 N 10 的 reads 2 去除 phred 質量評分 20 的堿基 50 的 reads 3 刪除含接頭的 reads 過濾后獲得的 clean reads 用于組裝分析 使用 UPARSE 版本 9 2 64 Edgar 2013 流程將 clean tag 根據(jù) 97 相似度聚類為 OTU operational taxonomic units 操作分類單元 選取豐度最高 的 tag 序列作為每個 OTU 的代表序列 組間共有和特有 OTU 分別使用 R 語言 VennDiagram 版本 1 6 16 進行 Venn 分析 OTU 代表序列比對 SILVA 據(jù)庫 版本 132 使用 RDP 注釋軟件 版本 2 2 的樸素貝葉斯模型 進行物種分類注釋 置信閾值設為 0 8 1 0 使用 Krona 版本 2 6 顯示每個物種分類的豐度統(tǒng)計 數(shù)據(jù) 使用 R 語言 ggplot2 版本 2 2 1 展示物種豐度堆疊圖 用維恩圖來表示樣本間的微生物群 落共有的或者特有的 OUT 數(shù) 直觀展示樣本中 OTU 組成的相似性和特異性 處理間物種豐度差異分析使用 R 語言 Vegan 包 版本 2 5 3 進行 Welch s t 檢驗 使用 LEfSe linear discriminant analysis effect size 線性判別分析 軟件對樣本的標志性 Biomarker 物種進 行篩選 多樣性是指特定生境或者生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的微生物多樣性情況 通常利用物種豐富度與物種均勻 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 638 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 度來評估 采用 Sob 和 Chao1 指數(shù)來表征物種豐富程度 Simpson 指數(shù)體現(xiàn)物種的豐富度和均勻度 在 QIIME 版本 1 9 1 Caporaso et al 2010 中計算 Sob Chao1 Simpson 等 多樣性指數(shù) 樣 本間的 指數(shù)比較使用 R 語言 Vegan 版本 2 5 3 Zhang et al 2017 進行 Tukey s HSD 檢驗 多樣性指生態(tài)系統(tǒng)間物種多樣性的差異 對樣本或者分組間菌群結構進行的比較 選擇 PCoA 主坐標 PCoA 分析 principal coordinates analysis 和 NMDS 非度量多維標度 non metric multi dimensional scaling 分析展示樣本間菌群結構的差異程度 檢驗 NMDS 模型分析結果的優(yōu)劣 用脅強系數(shù) stress 來衡量 通常認為 stress 0 1 時 模型成立 當 stress 0 05 時 模型則具有 很好的代表性 用 R 語言 Vegan 版本 2 5 3 Zhang et al 2017 進行基于 bray curtis 距離的 PCoA 和 NMDS 分析來衡量微生物群落結構的 多樣性 2 結果與分析 2 1 果實表面微生物群落的組成 2 1 1 真菌 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄轉色期和成熟期果表主要的真菌菌門有 10 種 圖 1 a 子囊菌門 Ascomycota 是優(yōu)勢的真菌門 在各樣品中的占比達到 90 以上 擔子菌門 Basidiomycota 在露天轉色期樣本中占比最高 7 47 在避雨棚轉色期樣本中占比最低 1 24 花藻門 Anthophyta 隨著果實成熟其豐度降低 在避雨棚轉色期樣本中占比最高 3 27 在露天成熟 期樣本中最低 1 20 其余真菌物種在每個分組的豐度均低于 1 基于真菌屬分類水平進行物種組成分析 球腔圍屬 Mycosphaerella 和枝孢菌屬 Cladosporium 在避雨棚轉色期樣本中占比最高 總和為 62 72 圖 1 b 僅在成熟期的露天對照檢測到酵母屬 的有孢漢遜酵母屬 Hanseniaspora 6 85 避雨條件下的炭疽菌屬 Colletotrichum 隨著果實成 熟豐度逐漸降低 而露天對照豐度上升 曲霉菌屬 Aspergillus 在避雨條件下的豐度普遍高于對 照 在避雨棚成熟期樣本中占比最高 3 57 單端孢屬 Trichothecium 在避雨棚成熟期樣本中 的占比最高 8 32 在其余組均低于 1 基于 ITS rRNA 基因的真菌測序 使用 97 的核苷酸序列同一性 發(fā)現(xiàn) 4 個樣本共有 120 個 真菌 OTU 圖 2 a 避雨棚轉色期真菌 OTU 最多 567 個 其次是露天轉色期 453 個 再次 是避雨棚成熟期 345 個 露天成熟期最少 306 個 避雨棚轉色期特有 251 個真菌 OTU 而露 天對照轉色期特有 137 個 避雨棚成熟期特有 91 個 露天對照成熟期特有 67 個 2 1 2 細菌 細菌群落的多樣性比真菌更復雜 變形菌門 Proteobacteria 隨果實成熟豐度急劇上升 在避 雨棚和露天轉色期樣本的占比分別為 44 91 和 53 92 在避雨棚和露天成熟期樣本的占比分別為 94 71 和 73 35 厚壁菌門 Firmicutes 在避雨棚轉色期樣本中占比最高 15 43 避雨棚成熟 期樣本中占比最低 1 02 成熟期擬桿菌門 Bacteroidetes 豐度降低 在避雨棚和露天成熟期 樣本中占比分別為 1 24 和 2 68 藍細菌 Cyanobacteria 豐度隨果實成熟降低 避雨可以減少 其定殖 在避雨棚轉色期樣本中占比最高 9 36 避雨棚成熟期樣本中占比最低 0 45 避雨 栽培下浮霉菌門 Planctomycetes 的豐度低于對照 在避雨棚成熟期樣本中豐度最低 0 28 圖 1 c 塔特姆菌屬 Tatumella 泛菌屬 Pantoea 和假單胞菌屬 Pseudomonas 是果實表面細菌的 黃 蓉 董 超 姜 嬌 秦 義 劉延琳 宋育陽 避雨栽培對 赤霞珠 葡萄果表微生物多樣性的影響 園藝學報 2023 50 3 635 646 639 主要屬 塔特姆菌屬 Tatumella 在避雨棚成熟期樣本中占比最高 16 38 露天轉色期樣本中 占比最低 0 33 隨著果實進入成熟期 泛菌屬 Pantoea 占比逐漸增多 比對照組高 2 74 且避雨更利于其生長 對于假單胞菌屬 Pseudomonas 避雨更利于其生長 在避雨棚轉色期樣本 中占比最高 14 25 成熟期不動桿菌屬 Acinetobacter 豐度上升 避雨比對照低 3 28 嗜冷 桿菌屬 Psychrobacter 在果實成熟期并未檢測出 僅存在于避雨棚和露天轉色期樣本中 與對照 相比 避雨模式可以減少鞘氨醇單胞菌屬 Sphingomonas 和馬賽菌屬 Massilia 的豐度 圖 1 d 圖 1 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面真菌 a b 和細菌 c d 群落組成 a 和 c 群落門分類水平 b 和 d 群落屬分類水平 S 避雨棚 N 露天栽培 對照 V 轉色期 R 成熟期 下同 Fig 1 Composition of fungal a b and bacterial c d communities on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open field modes a and c at phylum level b and d at genus level S Rain shelter mode N Open field mode control V Veraison stage R Ripening stage The same below 基于 16S rRNA 基因的細菌測序 揭示葡萄果表的細菌 OTU 組成 圖 2 b 4 個樣本中共有 的物種有 121 個細菌 OTU 避雨棚轉色期 露天轉色期 避雨棚成熟期和露天成熟期樣本分別含有 1 807 1 005 395 和 696 個 OTU 避雨棚轉色期樣本特有 1 167 個細菌 OTU 露天轉色期樣本特 有 429 個 避雨棚成熟期樣本特有 69 個 露天成熟期樣本特有 278 個 對比真菌 細菌的群落組成 更加龐大復雜 避雨棚轉色期樣本中的細菌 OTU 最多 1 807 個 在避雨棚成熟期樣本中最少 395 個 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 640 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 圖 2 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面共有或者特有的真菌 a 和細菌 b 的 OTU Fig 2 Fungal a and bacterial b OTUs shared or specific on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open fields 2 2 避雨栽培對果實表面微生物群落豐富度和多樣性的影響 2 2 1 真菌 覆蓋率 Good s coverage 反映樣本的測序飽和度 赤霞珠 避雨棚和露天栽培的轉色期和 成熟期 4 個樣本的真菌測序覆蓋率均為 1 00 表 1 說明樣本測序最終拼接組裝獲得的序列足夠覆 蓋真菌物種所有的區(qū)域 Sobs Chao1 指數(shù)反映樣本的物種豐富程度 轉色期避雨條件下果實表面 的真菌豐富度 Sobs 和 Chao1 指數(shù)最高 為 574 33 和 691 88 普遍高于露天對照 且轉色期高于 成熟期 Simpson 指數(shù)與群落中的物種的豐富度和均勻度程度成正相關 Simpson 指數(shù)表明露天對 照成熟期的真菌多樣性程度最高 而避雨棚轉色期最低 2 2 2 細菌 細菌群落的測序覆蓋率 Good s coverage 為 1 表 1 說明測序結果的可靠 Sobs 指數(shù)和 Chao1 指數(shù)表明避雨棚轉色期的細菌 多樣性最高 避雨棚成熟期最低 Simpson 指數(shù)表明露天對照成熟 期的細菌物種的豐富度低于其他 3 個處理 表 1 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面真菌和細菌的 多樣性 Table 1 diversity of bacteria and fungi on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain shelter and open fields 處理 Treatment 采收時期 Sampling stage 真菌 Fungi Sobs Chao1 Simpson 覆蓋率 Good s coverage 避雨棚 轉色期 Veraison stage 574 33 691 88 0 78 1 00 Rain shelter 成熟期 Ripening stage 302 00 432 71 0 79 1 00 露天 對照 轉色期 Veraison stage 455 00 572 37 0 81 1 00 Open field Control 成熟期 Ripening stage 301 00 423 71 0 82 1 00 處理 采收時期 細菌 Bacteria Treatment Sampling stage Sobs Chao1 Simpson 覆蓋率 Good s coverage 避雨棚 轉色期 Veraison stage 1 274 33 2 034 17 0 88 1 00 Rain shelter 成熟期 Ripening stage 414 50 624 63 0 67 1 00 露天 對照 轉色期 Veraison stage 808 17 1 194 15 0 96 1 00 Open field Control 成熟期 Ripening stage 480 33 774 99 0 63 1 00 2 3 避雨栽培對果實表面微生物群落結構的影響 真菌群落 PCoA 分析 PCo1 的貢獻率為 30 65 PCo2 為 17 06 圖 3 a 避雨條件下轉色 黃 蓉 董 超 姜 嬌 秦 義 劉延琳 宋育陽 避雨栽培對 赤霞珠 葡萄果表微生物多樣性的影響 園藝學報 2023 50 3 635 646 641 期與成熟期樣本的重疊部分較大 真菌群落結構較為相似 轉色期 避雨栽培樣本聚集在一起 且 與露天對照距離較遠 露天成熟期樣本的真菌群落較為分散 與避雨棚成熟期樣本的重疊部分較小 進一步說明同一生長階段 避雨栽培的真菌群落結構與露天對照有明顯差異 對于細菌群落 PCo1 的貢獻度為 32 99 PCo2 為 14 00 圖 3 b 露天成熟期樣本的細 菌群落較分散 而避雨棚成熟期的細菌群落分布集中 說明二者細菌群落結構存在一定差異 露天 轉色期的果表細菌群落最集中 與避雨棚轉色期的樣本細菌群落距離較遠 說明避雨栽培對轉色期 果實表面的細菌群落結構有明顯影響 圖 3 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面真菌 a 和細菌 b 群落結構的 PCoA 分析 Fig 3 PcoA analysis of fungal a and bacterial b community structure on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain sheltered and open field modes 非度量多維標度分析結果 圖 4 與 PCoA 分析類似 進一步驗證了避雨栽培可以影響葡萄果 實表面微生物群落的組成結構 尤其是轉色期 圖 4 避雨棚和露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面真菌 a 和細菌 b 群落結構的 NMDS 分析 Fig 4 NMDS analysis of fungal a and bacterial b community structure on the surface of Cabernet Sauvignon grapes cultivated in rain sheltered and open field modes 基于 Welch s t 檢測轉色期避雨棚與露天栽培的葡萄果實表面微生物群落的差異物種 圖 5 a 對于真菌群落 轉色期避雨栽培的果實表面枝孢屬 Cladosporium 和青霉菌屬 Penicillium 豐度 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 642 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 顯著多于露天對照 而鏈格孢屬 Alternaria 短梗霉屬 Aureobasidium 線黑粉酵母屬 Filobasidium 擲孢酵母菌屬 Sporobolomyces 以及布勒擔孢酵母屬 Bulleromyces 低于對照 對于細菌群落 避雨棚處理顯著減少了泛菌屬 Pantoea 甲基桿菌屬 Methylobacterium 鞘脂 單胞菌屬 Sphingomonas 和馬賽菌屬 Massilia 等細菌物種在轉色期的定殖 圖 5 b 圖 5 轉色期避雨棚與露天 赤霞珠 葡萄果實表面真菌 a 和細菌 b 物種差異的 Welch s t 檢測 P 0 05 Fig 5 Welch s t test for differences in fungal a and bacterial b species on the surface of Cabernet Sauvignon grapes in rain shelter and open field modes during veraison stage P 0 05 成熟期的真菌和細菌群落在處理間存在部分重疊 因此通過 LEfSe 分析和 Welch s t 檢測來預測 各處理間特異的主要菌群 避雨棚成熟期果表的特異的真菌主要是土棲棘殼孢菌 Setophoma Myrmecridium 和棗紅孔韌菌 Porostereum 而對照組 NR 特有的物種主要是殼針孢屬 Setoseptoria 假裸囊菌屬 Pseudogymnoascus 和 Saccharomyces 酵母屬 圖 6 a 玫瑰單 胞菌屬 Roseomonas 是避雨棚和露天成熟期樣本之間差異顯著的物種 P 3 b 細菌群落顯著性差異的 Welch s t 檢測 P 3 b Welch s t test of significant differences in bacterial communities P 0 05 3 討論 分析避雨棚與露天栽培的 赤霞珠 葡萄果實表面真菌物種的組成發(fā)現(xiàn) 從轉色期進入成熟期 后 避雨條件減少了炭疽菌屬 Colletotrichum 的豐度 炭疽菌可使葡萄感染炭疽病 通過代謝產(chǎn) 生漆酶 導致葡萄酒氧化 Guetsky et al 2005 Cruz Lagunas et al 2020 炭疽菌還能侵染藍莓 咖啡的漿果 Schilder et al 2013 Jeromel et al 2019 并且降雨會加重其侵染 Bedimo et al 2012 因此 避雨栽培模式減少炭疽菌屬的豐度 可降低果實感染炭疽病的發(fā)生 當果實從轉色期 進入成熟期后 其他真菌物種 如球腔圍屬 Mycosphaerella 和枝孢菌屬 Cladosporium 等真菌 與酵母競爭葡萄積累的營養(yǎng)物質會加劇酵母屬物種多樣性減少 Liu Howell 2020 從而造成酵 母屬物種數(shù)量在成熟期降低 本研究中 僅在露天栽培對照的成熟期鑒定出有孢漢遜酵母屬 Hanseniaspora 有研究表明含有孢漢遜酵母屬有助于增強葡萄酒的甜味和果香 Jeromel et al 2019 然而 它作為一種非釀酒酵母對葡萄酒的影響是相對的 這主要取決于對葡萄汁的發(fā)酵接種 策略 Moreira et al 2008 果實進入成熟期后 露天栽培對照中鏈格孢屬 Alternaria 的豐度上 升 比避雨栽培的高 2 46 鏈格孢能產(chǎn)生鏈格孢酚甲醚 鏈格孢酸等多種有毒真菌代謝物 人和 Huang Rong Dong Chao Jiang Jiao Qin Yi Liu Yanlin Song Yuyang Investigation of the effect of rain shelter cultivation on the microbial diversity of berry surface for Cabernet Sauvignon grapes 644 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 3 635 646 動物攝入這些真菌毒素可引起急性或慢性中毒 King et al 2011 在蘋果 番茄和藍莓等其他水 果的研究中也發(fā)現(xiàn)了鏈格孢屬會導致水果腐爛和縮水 降低果實品質與產(chǎn)量 Cabral et al 2019 Wang et al 2021 本研究中 避雨栽培下成熟期果表的曲霉屬 Aspergillus 和單端孢霉屬 Trichothecium 的豐度普遍高于露天對照 曲霉屬和單端孢霉屬是產(chǎn)赭曲霉毒素 A OTA 最常 見的霉菌毒素物種 Serra et al 2005 Prieto et al 2007 如果在葡萄汁中占比較高 將很可能導 致葡萄酒富含產(chǎn)赭曲霉毒素 A Serra et al 2005 二者附著在果實表面很可能轉移到葡萄汁中 但是其在葡萄酒發(fā)酵過程中的演變有可能受到其他微生物的抑制從而豐度降低 因而這些微生物對 葡萄酒質量的影響有待試驗驗證 假單胞菌屬 Pseudomonas 可產(chǎn)生分泌藻酸鹽 纖維素等胞外多糖 將促進植物健康生長 Heredia Ponce et al 2021 其存在脂多糖和血紅素過氧化物酶等誘導因子可誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng) 抗性等 Aragon et al 2015 還可通過合成吩嗪 1 羧酸 綠膿菌素 硝吡咯菌素等一系列吩嗪 類抗生素抑制在果實表面定殖的病原生物的生長 Aragon et al 2015 在避雨栽培管理下 假單 胞菌屬的豐度高于對照 在葡萄轉色期和成熟期 避雨栽培可以有效地保護和促進葡萄生長發(fā)育 以保持對果實更好的營養(yǎng)支撐 葡萄果表是乳酸菌和醋酸菌的天然儲存庫 健康的葡萄表面乳酸菌 和醋酸菌的群落數(shù)量一般都在 10 2 10 3 CFU g 1 Barata et al 2012 這對葡萄成熟后的葡萄酒發(fā) 酵過程中的蘋果酸 乳酸發(fā)酵 malolactic fermentation MLF 非常重要 MLF 有助于增加葡萄酒 的香氣和生物學穩(wěn)定性 同時降低葡萄酒尖酸的口感 Sumby et al 2019 有研究發(fā)現(xiàn)厚壁菌門 Firmicutes 包含的細菌 如鏈霉菌屬 Streptomyce 在葡萄酒發(fā)生 MLF 后可以有效的降低葡萄 酒酸度 Bl ttel et al 2009 且來自厚壁菌門的大多數(shù)細菌可以產(chǎn)生果膠酶 本研究中發(fā)現(xiàn) 避雨 栽培更有利于厚壁菌門在果表的定殖生長 增加了其在葡萄成熟后轉移到葡萄汁的可能 厚壁菌門 的細菌在釀酒環(huán)境中生長 其分泌的果膠酶會潛在提高葡萄漿果浸漬的出汁率 Zhang et al 2019 不動桿菌屬 Acinetobacter 與醋酸細菌普遍存在于變質的葡萄表面 在葡萄酒發(fā)酵時能代謝產(chǎn)生 乙酸 Prieto et al 2007 乙酸是葡萄酒中的主要揮發(fā)性酸 是葡萄酒的 體溫表 含量超過 1 2 g L 1 可導致葡萄酒變質 本研究中 避雨處理成熟期不動桿菌屬豐度降低了 3 28 避雨栽培 可能對預防葡萄酒揮發(fā)酸含量過高有潛在的作用 根據(jù) 1 年微生物群落的數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)避雨處理減少 了對葡萄生長或者葡萄酒品格潛在有害的微生物在果表定殖 由于微生物的變化和演替受各種因素 的調(diào)控 不同年度之間可能差異很大 本試驗結果需再次驗證 避雨栽培引起了轉色期葡萄果表大的真菌和細菌 多樣性指數(shù)的差異 基于 PCoA 和 NMDS 對 菌群的 多樣性分析 發(fā)現(xiàn)避雨栽培明顯影響了微生物群在轉色期的群落結構 葡萄成熟期時 隨 著果實表面積膨大 營養(yǎng)物質如多酚 單寧 花色苷的可利用性將會增加 Pauline et al 2019 研究發(fā)現(xiàn)這些物質能在一定程度上抑制多種微生物和病原菌的生長 具有很高的生物活性 Nilg n Eniz 2019 因此 推測成熟期果表較高的生物活性物質的可利用性導致微生物群落結構相較于轉 色期聚集更加集中 References Ali A Ghani M Li Y Ding H Meng H Cheng Z 2019 Hiseq base molecular characterization of soil microbial community diversity structure and predictive functional profiling in continuous cucumber planted soil affected by diverse cropping systems in an intensive greenhouse region of northern China International Journal of Molecular Sciences 20 11