[发明专利]一种基于高通量测序和代谢产物导向的微生物分离方法

说明书

本发明公开了一种基于高通量测序和代谢产物导向的微生物分离方法，属于微生物技术领域。本发明的方法，能够从复杂的微生物群落中得到具有特定相关代谢产物的微生物。采用本发明方法能够获知微生物群落结构中与目标代谢产物相关性最强的微生物种属，自此基础上设置与该微生物种属相应的培养基进行培养，克服了已有菌株分离筛选所存在的盲目性。

技术领域

本发明涉及一种基于高通量测序和代谢产物导向的微生物分离方法，属于微生物技术领域。

背景技术

污水、土壤、窖泥、排泄物等复杂样品中往往生活着大量的微生物，包括细菌、真菌、放线菌、病毒和原生生物等。为了对复杂样品进行解析，往往需要从复杂的群落结构确定目标代谢物的来源。然而，如何从复杂的群落结构确定目标代谢物的来源一直是一大难题。以往只能通过可培养方式确定微生物与风味等代谢产物的关系，但某些微生物难以培养且难以确定单一微生物在复杂的体系中对某一代谢产物的贡献度。

以白酒为例。白酒是世界著名的六大蒸馏酒之一，其中，浓香型白酒占据重要地位，其产量及市场占有率占整个白酒行业的70％左右。浓香型白酒最具特色的生产工艺之一是采用泥窖发酵。窖池作为酒醅发酵容器，提供厌氧环境，其中的窖泥提供了大量的酿造用菌，产生许多对酒体有贡献的风味物质。除窖泥外，浓香型白酒酿造微生物还来源于大曲、小曲、空气、生产机械、水、原料等。其中窖泥和大曲是酿造过程中最主要的微生物来源。窖泥微生物与浓香型白酒主体呈香物质己酸乙酯的产生密切相关，因此窖泥微生物菌群在很大程度上影响浓香型白酒品质及风味特征。

窖泥中微生物经过长期高酸度、高水分、缺氧等极端环境的驯化，形成了与生产环境相互依存的特殊窖池微生物区系。全面地解析窖泥中的微生物菌群结构及多样性为评估窖泥质量与安全性、优化菌群结构、明确微生物代谢功能、强化代谢功能及发现新的微生物类群提供了重要依据。因此，窖泥群落结构一直是浓香型白酒领域的研究重点。有必要从窖泥中筛选能够产特定风味的微生物，以便于指导白酒的生产工艺。

目前，分离筛选窖泥为微生物的方法有传统的可培养技术、变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术、rRNA基因克隆文库技术。但传统的可培养技术具有不可避免的局限性，由于培养基与自然环境之间存在营养差异，大量微生物无法培养，而且筛选得到的菌株还需要进行长期的实验分析、比较才能得到想要的与特定风味相关的微生物。而变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术、rRNA基因克隆文库技术，只能得到微生物的菌群分布情况，无法得到特定的微生物菌株，更无法与风味对应上。

基于上述问题，迫切需要开发一种基于代谢产物导向的微生物筛菌方法，能够从复杂的微生物群落中筛选得到与特定风味相关的微生物。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种复杂微生物样品中代谢产物与微生物的对应关系的分析方法，所述方法包括：提取数个复杂微生物样品的基因组、采用高通量测序技术分别获取各样品的微生物群落信息，获得各样品的微生物菌群结构的定性和相对定量信息，并分析各样品的目标代谢产物含量，然后用EXCEL的CORREL函数分析技术和CCA分析(canonical correlation analysis，典型相关分析)技术分析微生物属种与目标代谢产物的相关性，得到与目标代谢产物相关性系数相对较高的1种或者多种微生物属种，即得到了与复杂微生物样品中目标代谢产物密切相关的微生物属种。

在本发明的一种实施方式中，所述复杂微生物样品的个数为5个以上，优选样品中目标代谢物质的含量差异较大的样品(比如相差20％、30％、50％、80％、80％以上等)，更优选包括含有目标代谢物质的样品和不含有目标代谢物质的样品。

在本发明的一种实施方式中，所述复杂微生物样品为污水、土壤、窖泥、排泄物等。

在本发明的一种实施方式中，所述复杂微生物样品为窖泥，取自窖池中的不同层次。

在本发明的一种实施方式中，所述微生物菌群结构的定性和相对定量信息，是指微生物的属种和相对含量。