普洱熟茶固态发酵过程微生物的宏基因组学研究

Pu-erh tea, the Yunnan Geographical Indication Products, is the characteristic and key components of Yunnan tea industry. Studies have shown that solid fermentation is an important process to the formation of pu-erh tea quality, there are many kinds of microorganisms and may play an important role in formation of pu-erh tea quality during the pu-erh tea fermentation. But previous studies based on the pure culture do not completely reveal the microbial community structure and change during pu-erh tea fermentation. So in this project, the microbial community structure and change during pu-erh tea fermentation is plan to analyzed using a metagenomics approach by the Roche 454 high throughput sequencing technology. Development of the project, the cultivable and uncultivable microbe will be both studied, and the microbial community structure will be demonstrated at metagenomics level. Development of the project,the dynamic change of microorganism communities duing pu-erh tea fermentation process will be discovered,and the dominant microbes will be identified. These results can provide foundation for the application and control of microbes to improve pu-erh tea fermentation. Development of this project, we can known "what species of microbes are existing during the pu-erh tea?", and give answer to pu-erh tea researchers, manufacturers and consumers. Development of this project can promote the development of tea enterprise, and improve the pu-erh tea and Yunnan tea industry.

普洱茶是云南的地理标志产品，是云茶产业特色与关键组成部分。已有研究表明固态发酵是普洱茶品质形成重要工序，存在多种微生物，对普洱茶品质形成起着重要作用，但基于纯培养的研究未能完全揭示普洱茶发酵系统中微生物群落结构与变化。项目拟应用Roche 454 高通量测序技术，以普洱茶固态发酵阶段样为材料，开展普洱茶发酵过程微生物群落结构与变化的宏基因组研究。项目将在宏基因组学水平同时探明普洱茶固态发酵过程的可培养和非培养微生物的种类、数量，研究清楚普洱茶发酵过程微生物群落结构。将探明普洱茶发酵过程微生物群落的动态变化，发现发酵过程的优势微生，为应用和控制微生物控制、促进普洱茶发酵奠定基础。本项目将解答普洱茶研究、生产厂商和消费者都十分关心的问题，即普洱茶中存在哪些微生物，促进企业自身和整个普洱茶产业的健康发展，增加茶叶经济价值，发展壮大云南茶叶产业。

普洱茶是云南的地理标志产品，是云茶产业特色与关键组成部分。目前公认，微生物对普洱茶固态发酵品质形成具有不可替代的作用，然而，基于纯培养方法会遗漏绝大部分非培养微生物，普洱茶发酵过程中微生物真实的群落结构与动态变化规律尚未能充分揭示。项目自2013年立项以来，应用宏基因组学技术开展了大量研究，取得成果如下：.（1）完成了普洱茶发酵过程基因文库的构建，建立了普洱茶发酵样品细菌和真菌DNA提取的方法，构建了普洱茶发酵微生物宏基因组学测序的完备试验体系；分析了54个普洱茶发酵样品，得到真菌属片段数目61655，细菌属片段数目28811，在分子水平上提高普洱茶发酵过程真菌、细菌的认知水平；同时开展了耐高温菌种及其酶学特性研究。.（2）通过宏基因组学手段研究了非培养和可培养微生物，发现了以嗜热菌属、曲霉菌属、青霉属、篮状菌属、Arxula属、枝顶孢属等为代表的122属真菌和以节杆菌属、wautersiella属、短杆菌属、嗜碱菌属、盐单胞菌属、鞘脂杆菌属、无色杆菌属、欧文氏菌属、kaistobacter属、类芽孢杆菌属为代表的225属细菌。.（3）探究了高温阶段微生物的群落动态，发现真菌类群呈现集中性，前期以曲霉属占据绝对优势，后期以酵母类的Blastobotrys属占据优势地位；细菌种类类群丰富，芽孢杆菌属、片球菌属、乳杆菌属和欧文氏菌属具有重要作用。.（4）明确了微生物与普洱茶品质的关系，发现在普洱茶发酵过程中，茶多酚、儿茶素、氨基酸、茶黄素、茶红素、水溶性糖呈现减少趋势，咖啡碱、黄酮、茶褐素、水浸出物呈现增加趋势，揭示了固态发酵微生物种类繁多，作用各异，代谢产物丰富，共同促成了普洱茶色香味等品质特征的形成。.（5）应用宏基因组学研究得到的富集功能物质洛伐他汀的益生菌——紫色红曲菌，研制了科技普洱茶发酵剂；制定出科技普洱茶的生产工艺与产品标准；实验验证了降脂功效性；通过桔霉素含量评估，证明了其安全性。.项目研究探明了普洱茶发酵微生物主要种群组成和动态变化，揭示了普洱茶不同发酵阶段的优势微生物及其变化规律，明确了微生物与普洱茶品质的关系，为云南普洱茶科学体系构建和产业的发展提供了理论依据。