Perfil de la comunidad bacteriana de la fermentación de uvas Traminette durante la producción de vino mediante secuenciación de amplicones metagenómicos

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para describir la metagenómica de amplicones para determinar la comunidad bacteriana de uvas Traminette, uvas fermentadas y vino final.

Resumen

Los avances en la tecnología de secuenciación y el acceso relativamente fácil al uso de herramientas bioinformáticas para perfilar las estructuras de las comunidades microbianas han facilitado una mejor comprensión de los microbios cultivables y no cultivables en las uvas y el vino. Durante la fermentación industrial, los microbios, conocidos y desconocidos, suelen ser responsables del desarrollo del producto y del sabor desagradable. Por lo tanto, el perfil de las bacterias desde la uva hasta el vino puede permitir una fácil comprensión de la dinámica microbiana in situ . En este estudio, las bacterias del mosto de uva Traminette en fermentación y el vino final se sometieron a una extracción de ADN que arrojó de 15 ng/μL a 87 ng/μL. Se secuenció el amplicón 16S de la región hipervariable de la región V4, bacterias relativamente abundantes constituidas por los filos Proteobacteria, Actinobacteriota, Firmicutes, Bacteroidota, Fusobacteriota y seguidos por Verrucomicrobiota, Halobacterota, Desulfobacterota, Myxoococcota, y Acidobacteriota. Un análisis del diagrama de Venn de las unidades taxonómicas operativas únicas (OTU) compartidas reveló que 15 filos de bacterias eran comunes tanto al mosto de uva, como a la etapa de fermentación y al vino final. Se detectaron filos que no habían sido reportados previamente utilizando la secuenciación del amplicón 16S, así como géneros como Enterobacteriaceae y Lactobacillaceae. Se probó la variación en el uso de nutrientes orgánicos en el vino y su impacto sobre las bacterias; El grado de uniformidad determinó la diversidad de Traminette R que contenía Fermaid O y Traminette L estimulada con Stimula Sauvignon blanc + Fermaid O. La diversidad alfa mediante la prueba de Kruskal-Wallis determinó el grado de uniformidad. La diversidad beta indicó un cambio en las bacterias en la etapa de fermentación de los dos tratamientos, y las bacterias finales del vino se vieron similares. El estudio confirmó que la secuenciación del amplicón 16S se puede utilizar para monitorear los cambios en las bacterias durante la producción de vino para respaldar la calidad y una mejor utilización de las bacterias de la uva durante la producción de vino.

Introducción

La uva Traminette se caracteriza por una producción de vino de calidad superior, además de un rendimiento apreciable y una resistencia parcial a varias infecciones fúngicas ^1,2,3. La fermentación natural de la uva depende de los microorganismos asociados, el ambiente de producción del vino y los recipientes de fermentación ^4,5. A menudo, muchas bodegas dependen de levaduras y bacterias silvestres para la fermentación, la producción de alcohol, ésteres, aromas^{y desarrollo de} sabores.

Protocolo

1. Producción experimental de vino

1. Obtenga uvas Traminnette del vino Dynamis Estate en el viñedo de Jonesville, Carolina del Norte, despalillee y estruelgue para liberar el mosto en dos fermentadores abiertos separados de 600 L y déjelos con las pieles durante aproximadamente 4 días con las tapas puestas.
2. Golpee las tapas una vez al día para mantener la piel húmeda y limitar la producción de ácidos volátiles (VA).
   NOTA: La idea es que muchos de los precursores aromáticos (monoterpenos) se sitúen en los hollejos y dejen el jugo en contacto con los hollejos para aumentar el potencial aromático del vino.
3. Después de 4 días....

Discusión

El protocolo de metagenómica parte de la toma de muestras del mosto de uva, y cuando se añade levadura al mosto, la fermentación del vino y las muestras de vino final. A esto le siguió la extracción de ADN duplicado que se extrajo con éxito de estas muestras. Las cantidades obtenidas variaron en concentración desde 15 ng/μL hasta 87 ng/μL. Esto demuestra que el protocolo de extracción de ADN es eficaz para los estudios metagenómicos del vino. Aunque la calidad del ADN en A260/A280 varía, esto puede atribuirse.......

Materiales

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