陈朋教授课题组利用现代技术揭示了传统发酵食品浆水中的真菌群落及功能

浆水是西北地区一种非常盛行的蔬菜发酵食品，已有几千年的制作和食用历史,不仅风味独特，而且营养丰富，对人体健康有益。它从蔬菜中自然发酵而来，不需要盐和各种调味料，具有独特的酸味风味和微生物群落特征。尽管基于培养的方式分离鉴定了少数真菌，但浆水中的真菌群落及其多样性却很少被系统研究。因此，真菌在浆水发酵中重要作用亟待阐明。

随着高通量技术和生物信息学的发展，对浆水微生物组(真菌)进行系统分析与功能注释成为可能。陈朋教授团队前期研究发现，Candida (23.96%)， Sporopachydermia (10.36%)，Guehomyces (7.72%)，Scheffersomyces (4.0%)， Cyberlindnera (3.40%)，Penicillium (3.16%)，Ascomycota sp.(1.06%)是浆水真菌群落中最丰富的几个属，这些发现为评估浆水中真菌多样性与自然环境变量之间的关系奠定了基础。

论文第一作者博士研究生周忠坤和硕士生张仁涛等人对浆水的真菌群落进行了系统研究。内转录间隔区测序结果在种水平证明，浆水的优势真菌物种为Ascomycota sp，Candida xylopsoci，Sporopachydermia sp 91_1101，Pichia fermentans（图A）。转录组测序表明，Penicilium，Candida，Saccharomyces，Colletorichum和Pseudogymnoascus是最活跃的属，Villosiclava virens，Penicilium digitatum，Saccharomyces cerevisiae和Pseudogymnoascus pannorum是最活跃的种（图B）。此外，门水平的真菌多样性和环境变量分析显示，pH，有机碳和纬度是最重要的影响因素（图C）。KEGG，eggNOG和CAZy通路注释显示，大多数真菌RNA序列被注释到碳水化合物代谢、氨基酸代谢、转录和能量代谢途径。并且大多数碳水化合物酶基因与碳水化合物结合模块、糖苷水解酶和糖基转移酶相关。浆水发酵过程中的营养资源主要为淀粉和蔬菜，真菌的多样性主要受有机碳和pH指数的影响，这些指数与微生物产生的有机小分子有关。因此，进一步分析了主要的KEGG代谢途径。在淀粉和蔗糖代谢途径中，基因主要与蔗糖、β-D-果糖、UDP-葡萄糖、α,α-海藻糖和麦芽糖代谢有关。在糖酵解/糖异生途径中，大多数基因与D-葡萄糖、熊果苷和水杨苷的代谢以及乙酸盐、乙醛和乙醇的产生有关（图D）。在柠檬酸循环中，基因主要被注释为酪氨酸、精氨酸、脯氨酸和丙酮酸代谢，以及硫辛酰胺、S-乙酰二氢硫辛酰胺-E和2-羟乙基-ThPP的合成途径。为了验证真菌的功能，研究选择了Candida和Saccharomyces作为代表。结果表明，Candida主要与真核生物的核糖体生物合成有关，而Saccharomyces的功能主要涉及分子伴侣和折叠催化剂、核糖体生物合成、翻译因子、氨基酸相关酶、乙醛酸和二羧酸代谢、糖酵解/糖异生、氧化磷酸化和嘌呤代谢活动（图E）。

该研究论文Internal transcribed spacer sequencing and metatranscriptomics analysis reveal the fungal community composition, diversity related environment variables and roles during serofluid dish fermentation于近日在食品科学与技术刊物LWT - Food Science and Technology（DOI: DOI: 10.1016/j.lwt.2021.112450）在线发表。周忠坤博士为本文第一作者，陈朋教授为通讯作者。该研究得到兰州大学大学生创新创业计划等项目资助。

图.浆水真菌群落、多样性及其功能。 A内转录间隔区测序结果中主要的种；B宏转录组测序中主要的属；C影响浆水真菌多样性的环境变量；D浆水中真菌基因参与的代谢通路；E注释到糖酵解和糖异生中的基因。