二代与三代测序在浓香型大曲贮藏微生物群落动态解析中的比较研究

《International Journal of Food Microbiology》：Differences between second- and third-generation sequencing in capturing microbial community dynamics during Nongxiangxing Daqu storage

本研究针对二代测序(NGS)与三代测序在浓香型大曲微生物群落分析中的差异，系统比较了两者在优势菌群检测、低丰度物种分辨等方面的优劣。研究发现三代测序能提升稀有物种关联代谢物的识别精度，为白酒发酵微生物功能研究提供新范式，对传统发酵系统优化具有重要参考价值。

　　

浓香型大曲作为白酒酿造的核心发酵剂，其贮藏过程中的微生物群落动态直接影响白酒的风味与品质。当前研究多采用二代测序(Next-Generation Sequencing, NGS)或三代测序技术解析大曲微生物组成，但两类技术在不同研究目标中的适用性尚不明确。例如，二代测序虽能高效检测优势物种，但对低丰度菌株的分辨能力有限；三代测序虽能获得更长读长的序列，但在重复性和成本方面存在争议。这一技术选择困境制约了微生物功能与代谢关联研究的深入。

为系统评估两类测序技术在大曲研究中的性能差异，郭小鹏团队以浓香型大曲为研究对象，开展了多维度比较分析。研究结果发表于《International Journal of Food Microbiology》，为传统发酵食品微生物研究提供了技术选择框架。

关键技术方法

研究采集浓香型大曲贮藏样本，分别采用二代测序(Illumina平台)和三代测序(PacBio或Nanopore平台)对微生物16S rRNA/ITS区域进行扩增子测序。通过α多样性指数和β多样性分析评估群落结构差异，结合非靶向代谢组学(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS)检测代谢物，并利用Spearman相关性分析挖掘微生物与代谢物的关联。

研究结果

1. 1.
   技术性能比较
   二代测序在优势物种检测和组内重复性方面表现更优，而三代测序序列质量更高，对低丰度分类单元的分辨率和物种水平注释深度显著提升。
2. 2.
   稀有物种与代谢关联
   三代测序额外识别出多个稀有或独特物种（如部分放线菌和真菌），这些物种与酯类、酸类等风味代谢物呈显著相关性，暗示其在发酵过程中可能发挥关键作用。
3. 3.
   技术选择框架
   研究提出基于测序通量和研究目标的平台选择策略：若需快速筛查主导菌群可选用二代测序；若侧重功能基因挖掘或稀有物种解析，则推荐三代测序。

结论与意义

本研究首次系统对比了二代与三代测序在浓香型大曲微生物研究中的优劣，明确三代测序在稀有物种-代谢物关联分析中的独特价值。该框架可推广至其他传统发酵体系（如酱油、醋），为微生物驱动工艺优化和标准化生产提供理论支持，同时为食品微生物组研究提供了技术选择范式。