Intraspezifische Mikrodiversität und ökologische Treiber von Milchsäurebakterien im Ökosystem natürlich fermentierter Milch

Herkömmliche fermentierte Milch wird durch die Impftechnik hergestellt, bei der gut angepasste Mikroorganismen ausgewählt werden, die über Generationen weitergegeben wurden. Nur wenige Berichte haben natürlich fermentierte Milch als Modellökosysteme verwendet, um den Mechanismus der Bildung der mikrobiellen Vielfalt innerhalb der Art zu untersuchen.

In einer neuen Studie haben Forscher unter der Leitung von Prof. Heping Zhang und Wenjun Liu von der Landwirtschaftsuniversität der Inneren Mongolei, China, insgesamt 717 Milchsäurebakterienisolate isoliert und im gesamten Genom sequenziert, die aus 12 unabhängigen, natürlich fermentierten Milchsorten aus 12 Regionen gewonnen wurden in fünf Ländern. Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftsbulletin.

Die Forscher analysierten außerdem die intraspeziesinternen Phylogenien von 214 Lactobacillus helveticus-Isolaten, 97 Lactococcus lactis subsp. Lactis-Isolate und 325 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus-Isolate. Das Team beobachtete ein hohes Maß an genomischer und funktioneller Gendiversität innerhalb und zwischen den Proben. Die auf Einzelnukleotidpolymorphismus basierende phylogenetische Rekonstruktion zeigte eine große Heterogenität innerhalb der Probe innerhalb der Spezies, die sich aus mehreren Abstammungslinien entwickelte.

Eine weitere phylogenetische Rekonstruktion (Anwesenheits-Abwesenheits-Genprofil) ergab bei allen drei untersuchten Arten/Unterarten innerhalb der Probe eine funktionelle Diversität zwischen den Kladen (basierend auf kohlenhydrataktiven Enzym- und Peptidase-kodierenden Genen).

Durch die Identifizierung und Kartierung kladenspezifischer Gene von Kladen innerhalb der Probe der drei Arten/Unterarten auf das jeweilige Metagenom fermentierter Milch fand das Team umfangreiche potenzielle horizontale Gentransferereignisse zwischen/intra-Arten.

Die mikrobielle Zusammensetzung der Proben hängt eng mit der Nukleotidvielfalt der jeweiligen Art/Unterart zusammen. Insgesamt tragen die Ergebnisse des Teams zur Erhaltung der Milchsäurebakterienressourcen bei und liefern ökologische Einblicke in das mikrobielle Ökosystem natürlich fermentierter Milchprodukte.