Profilierung der Bakteriengemeinschaft von gärenden Traminette-Trauben während der Weinproduktion mittels metagenomischer Amplikon-Sequenzierung

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll zur Beschreibung der Amplikon-Metagenomik zur Bestimmung der Bakteriengemeinschaft von Traminette-Trauben, gärenden Trauben und Endwein vor.

Zusammenfassung

Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie und der relativ einfache Zugang zur Verwendung von Bioinformatik-Tools zur Profilierung mikrobieller Gemeinschaftsstrukturen haben ein besseres Verständnis sowohl kultivierbarer als auch nicht kultivierbarer Mikroben in Trauben und Wein ermöglicht. Während der industriellen Fermentation sind bekannte und unbekannte Mikroben oft für die Produktentwicklung und den Fehlgeschmack verantwortlich. Daher kann die Profilierung der Bakterien von der Traube bis zum Wein ein einfaches Verständnis der mikrobiellen Dynamik in situ ermöglichen. In dieser Studie wurden die Bakterien des Gärungsmostes der Traminette-Trauben und der endgültige Wein einer DNA-Extraktion unterzogen, die 15 ng/μl bis 87 ng/μl ergab. Das 16S-Amplikon der hypervariablen Region der V4-Region wurde sequenziert, relativ häufige Bakterien, bestehend aus den Stämmen Proteobacteria, Actinobacteriota, Firmicutes, Bacteroidota, Fusobacteriota und gefolgt von der Verrucomicrobiota, Halobacterota, Desulfobacterota, Myxococcota und Acidobacteriota. Eine Venn-Diagramm-Analyse der gemeinsamen einzigartigen operativen taxonomischen Einheiten (OTU) ergab, dass 15 Bakterienstämme sowohl dem Traubenmost, der Gärphase als auch dem endgültigen Wein gemeinsam waren. Phyla, die zuvor nicht berichtet wurden, wurden mit der 16S-Amplikon-Sequenzierung nachgewiesen, ebenso wie Gattungen wie Enterobacteriaceae und Lactobacillaceae. Variationen in der Verwendung organischer Nährstoffe in Wein und ihre Auswirkungen auf Bakterien wurden getestet; Traminette R-Tank mit Fermaid O und Traminette L , stimuliert mit Stimula Sauvignon blanc + Fermaid O. Die Alpha-Diversität mit Hilfe des Kruskal-Wallis-Tests bestimmte den Grad der Gleichmäßigkeit. Die Beta-Diversität deutete auf eine Verschiebung der Bakterien in der Gärungsphase für die beiden Behandlungen hin, und die endgültigen Weinbakterien sahen ähnlich aus. Die Studie bestätigte, dass die 16S-Amplikon-Sequenzierung zur Überwachung von Bakterienveränderungen während der Weinproduktion verwendet werden kann, um die Qualität und bessere Nutzung von Traubenbakterien während der Weinproduktion zu unterstützen.

Einleitung

Die Traminette-Traube zeichnet sich durch eine Produktion von höchster Weinqualität aus, zusätzlich zu einem beträchtlichen Ertrag und einer teilweisen Resistenz gegen verschiedene Pilzinfektionen ^1,2,3. Die natürliche Gärung von Trauben hängt von assoziierten Mikroorganismen, der Weinproduktionsumgebung und den Gärgefäßen^{ab 4,5}. Oft verlassen sich viele Weingüter auf wilde Hefen und Bakterien für die Gärung, die Produktion von Alkohol, Estern, Aroma und Geschmacksentwicklung⁶.

Protokoll

1. Experimentelle Weinproduktion

1. Beziehen Sie Traminnette-Trauben von Dynamis Estate-Wein im Weinberg Jonesville, North Carolina, entrappen und zerkleinern, um den Most in zwei separate offene 600-Liter-Gärbehälter zu geben und etwa 4 Tage lang mit aufgesetzten Deckeln auf den Schalen zu belassen.
2. Schlagen Sie die Kappen einmal täglich nach unten, um die Haut feucht zu halten und die Produktion flüchtiger Säuren (VA) zu begrenzen.
   HINWEIS: Die Idee ist, dass sich viele der aromatischen Vorläufer (Monoterpene) in den Schalen befinden und den Saft in Kontakt mit der Haut lassen, um das aromatische Potenzial des Weins zu erhöhen.

Diskussion

Das Protokoll der Metagenomik beginnt mit der Probenahme des Traubenmostes, und wenn dem Most Hefe zugesetzt wurde, dem gärenden Wein und der endgültigen Weinprobe. Es folgte eine doppelte DNA-Extraktion, die erfolgreich aus diesen Proben extrahiert wurde. Die erhaltenen Mengen variierten in der Konzentration von 15 ng/μl bis 87 ng/μl. Dies zeigt, dass das DNA-Extraktionsprotokoll für metagenomische Studien von Wein wirksam ist. Obwohl die Qualität der DNA bei A260/A280 variiert, kann dies auf verschiedene Paramete.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Agarose gel	Promega, Madison, WI USA	V3121	Electrophoresis
FastPrep DNA spinKit for soil	MP Biomedicals, Solon, OH USA	116560-200	DNA extraction
FastQC software	Babraham Institute, United Kingdom		Bioinformatics
Fermaid O	Scott Laboratory, Petaluma, CA USA		Fermentation
High-Fidelity PCR Master Mix	New England Biolabs, USA	F630S	Polymerase chain reaction for sequencing
NEBNext Ultra	New England Biolabs, USA	NEB #E7103	DNA Library Prep
NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit	Illumina, San Diego, CA  USA		DNA sequencing
NovaSeq Control Software (NVCS)	Illumina, San Diego, CA  USA		DNA sequencing
Novaseq6000 platform	Illumina, San Diego, CA  USA		DNA sequencing
QuiBit	Thermoscientific, Waltham, MA, USA		DNA quantification
Quickdrop spectrophotometer	Molecular device, San Jose, CA, USA		DNA quantification
Sodium Phosphate	Sigma Aldrich	342483	DNA extraction buffer
Stimula Sauvignon Blanc	Scott Laboratory, Petaluma, CA USA		Fermentation