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葡萄酒釀造體系是一個(gè)極其復(fù)雜的混菌發(fā)酵系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在生態(tài)、地理多樣性。研究表明，不同產(chǎn)區(qū)葡萄酒微生物的群落結(jié)構(gòu)特征是其所處葡萄酒產(chǎn)區(qū)的各種生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果，表現(xiàn)出與葡萄酒感官和風(fēng)味代謝物譜同樣的產(chǎn)區(qū)特征（Bokulich et al. 2014; Vega-Avila et al. 2015）。Bokulich 等（2014）首次提出葡萄酒的“微生物風(fēng)土”概念，即把葡萄酒微生物的群落結(jié)構(gòu)特征可以表現(xiàn)出產(chǎn)區(qū)特異性的特點(diǎn)，叫做葡萄酒的“微生物風(fēng)土”（microbial terroir）。這一概念的提出，將微生物列為葡萄酒風(fēng)土因子的重要組成部分，對其研究也成為近年熱點(diǎn)（Belda et al. 2020; Belda et al. 2017; Capozzi et al. 2015）。高通量測序技術(shù)成熟與普及，使得整體把握葡萄酒的微生物群落結(jié)構(gòu)、進(jìn)而揭示葡萄酒的微生物風(fēng)土特征成為可能（Belda et al. 2020）。

葡萄園及果表微生物種類和豐度在分布上存在獨(dú)特的風(fēng)土特性，對產(chǎn)區(qū)葡萄酒感官特征有重要影響（Gilbert et al. 2014; Stefanini and Cavalieri 2018）。建立微生物群落與風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一直是發(fā)酵食品微生物領(lǐng)域的重要課題?；谂囵B(yǎng)組學(xué)的方法已比較成熟，主要通過氣相 GC-MS 與 GC-O 結(jié)合的方法確定對風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)的揮發(fā)性組分，再通過可培養(yǎng)的手段研究原位微生物群落結(jié)構(gòu)并確定核心微生物，通過原位菌群構(gòu)建對上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，確定了可培養(yǎng)條件下核心香氣成分與可培養(yǎng)核心微生物的關(guān)聯(lián)。應(yīng)用此策略，針對醬香型白酒中重要活性香氣成分四甲基吡嗪，發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)該物質(zhì)的芽孢桿菌（Zhu et al. 2010; Zhu and Xu 2010）。在葡萄酒研究中，通過相似的方法，Knight 等（2015）將培養(yǎng)組獲得的核心菌群進(jìn)行發(fā)酵驗(yàn)證，結(jié)果證明了酵母種內(nèi)差異能夠區(qū)分產(chǎn)區(qū)香氣特征，但是并未找到核心香氣組分與菌株的關(guān)系。

而在非培養(yǎng)條件下，葡萄酒復(fù)雜發(fā)酵體系中微生物群落與發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)聯(lián)研究，大多基于統(tǒng)計(jì)分析?，F(xiàn)有研究主要在自然發(fā)酵過程中監(jiān)測微生物群落動態(tài)變化和葡萄酒揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)輪廓，然后通過采用等方法，將微生物種類和豐度數(shù)據(jù)與葡萄酒香氣數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，預(yù)測得到了某些微生物與揮發(fā)性代謝產(chǎn)物之間可能性關(guān)系（Chen et al. 2016; Chen et al. 2020; Di et al. 2021; Wang et al. 2020）。Wang 等（2020）通過微生物組成與葡萄酒化學(xué)成分關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)絲狀真菌枝孢菌和芽孢桿菌科與 C6 酮酸顯著相關(guān)，推斷酸和醛是區(qū)域差異化的關(guān)鍵特征，但沒有關(guān)聯(lián)到某些核心微生物種類；Chen 等（2020）通過統(tǒng)計(jì)分析的方法揭示了冰酒發(fā)酵過程中 8 個(gè)細(xì)菌屬和 9 個(gè)真菌屬與 24 種揮發(fā)性化合物的形成顯著相關(guān)，但未進(jìn)行驗(yàn)證。微生物組-代謝組（揮發(fā)物物質(zhì)組）數(shù)據(jù)集分析研究方法，旨在全面識別代謝變化的微生物驅(qū)動因素。這些研究證實(shí)了在發(fā)酵過程中微生物菌群對葡萄酒代謝譜有顯著的影響，但僅依據(jù)數(shù)據(jù)相關(guān)性分析不能夠獲得貢獻(xiàn)產(chǎn)區(qū)特征香氣的核心菌群組成。

在葡萄園中、釀酒廠和發(fā)酵過程中存在的微生物種群的組成已經(jīng)通過傳統(tǒng)的微生物學(xué)方法進(jìn)行了廣泛的研究（Morgan et al. 2017），基于培養(yǎng)的方法依賴于在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)基上分離微生物，并通過生化分析、顯微鏡和分子生物學(xué)對其進(jìn)行鑒定和鑒定。然而，以培養(yǎng)為基礎(chǔ)的方法往往不能識別不可培養(yǎng)和樣品中頻率較低的微生物。Ampe 等（1999）證明了至少 25-50%的微生物群落不能在實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)，這是可培養(yǎng)方法十分明顯的缺點(diǎn)。此外，僅使用生化和表型特征來識別微生物是不夠的，因?yàn)樵谖锓N進(jìn)化中可能會發(fā)生表型的并行和逆轉(zhuǎn)（Guzmán et al. 2013; Kurtzman and Robnett 1994），例如，念珠菌屬（Candida），最初定義為“以多邊出芽分裂但沒有獨(dú)特細(xì)胞形態(tài)的無性酵母”，而現(xiàn)在被認(rèn)為是一個(gè)多系屬，并正在進(jìn)行修訂，以使物種分組與系統(tǒng)發(fā)育親緣一致（Daniel et al. 2014）。這些限制突出了發(fā)展非培養(yǎng)技術(shù)的必要性，高通量測序（HTS）方法的出現(xiàn)滿足了這些需求，使得在葡萄果實(shí)和發(fā)酵體系等復(fù)雜樣本中識別細(xì)菌和真菌成為可能。

由于 HTS 的出現(xiàn)，主要有兩種學(xué)方法可以用來分析微生物種群的組成。一種是基于已知能夠區(qū)分微生物的目標(biāo)序列的測序（即擴(kuò)增子測序），擴(kuò)增子測序技術(shù)是 PCR 擴(kuò)增和后期測序基因標(biāo)記的特定區(qū)域的方法，通過測序特定基因（或片段），可以識別屬甚至物種級別的微生物，如細(xì)菌的 16S rRNA 基因，酵母和真菌的 D1/D2 26S rRNA 基因或內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）（Cao et al. 2017）。另一種方法是可從給定樣本中提取的完整 DNA 庫進(jìn)行測序（即宏基因組測序）。宏基因組測序不是對目標(biāo) DNA 區(qū)域進(jìn)行測序，而是對從給定樣本中提取的所有 DNA 進(jìn)行測序，以識別樣本中存在的生物體或獲取其他信息。與擴(kuò)增子測序方法相比，全基因組測序成本更高，但其不包含任何引物選擇偏好，因此 PCR 擴(kuò)增步驟產(chǎn)生的偏倚更少。該方法可以準(zhǔn)確鑒定微生物，但由于測序深度的限制，可能會低估稀有或低豐度物種的分類豐度估計(jì)。然而，對基于擴(kuò)增子測序和宏基因組測序技術(shù)的一些直接比較的研究表明，這兩種方法確定了高度相似的微生物群落，且全基因組測序方法捕捉到了更高水平的多樣性（Poretsky et al. 2014）。全基因組測序中真菌和細(xì)菌種群的組成可以通過單輪全基因組測序進(jìn)行剖析，因此可用于比較細(xì)菌和真菌的相對豐度（Cao et al. 2017）。且該方法更有在物種甚至菌株水平上特征化微生物的潛力。此外，全基因組測序方法還允許直接識別具有相關(guān)功能作用的基因，而擴(kuò)增子測序方法只能基于開發(fā)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行推斷微生物的部分功能，且容易受到橫向基因轉(zhuǎn)移或刪除的影響。此外，這種方法還可能識別某些基因組未進(jìn)行過測序的生物體中以前未知的功能。

目前，關(guān)于葡萄酒產(chǎn)區(qū)微生物多樣性的研究基本上是基于擴(kuò)增子測序方法，盡管可以從整體上描述和比較微生物群落結(jié)構(gòu)（Stefanini et al. 2016），但其分辨率不足以解析菌株水平上的微生物種群。而已有研究表明，從不同地理位置分離的釀酒酵母顯示出不同的遺傳和表型特征，這說明釀酒酵母存在地理特定譜系（Yarza et al. 2014）。因此，目前微生物個(gè)體水平的多樣性解析仍需要可培養(yǎng)法的支持。

全球著名葡萄酒產(chǎn)區(qū)，如美國納帕谷（Burns et al. 2015）、法國勃艮第產(chǎn)區(qū)（Grangeteau et al. 2017）、意大利倫巴第產(chǎn)區(qū)和西班牙里奧哈產(chǎn)區(qū)（Mezzasalma et al. 2018）、新西蘭中奧塔哥產(chǎn)區(qū)（Knight et al. 2020）等都已展開了產(chǎn)區(qū)微生物風(fēng)土的相關(guān)研究。這些土壤、葡萄園、釀造環(huán)境、果表和初始發(fā)酵醪的微生物群落結(jié)構(gòu)測序表明，各產(chǎn)區(qū)的細(xì)菌群落、真菌群落結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)顯著差異，表現(xiàn)出復(fù)雜的氣候地理特異性。不同產(chǎn)區(qū)對微生物群落的影響因素在重要程度上有顯著差異，如在美國納帕產(chǎn)區(qū)，葡萄品種和氣候因素（溫度和濕度）對微生物群落影響最大（Bokulich et al. 2014）；在法國勃艮第的研究發(fā)現(xiàn)，年份對微生物群落的結(jié)構(gòu)具有最顯著的影響（Grangeteau et al. 2017）。果表真菌與葡萄園真菌群落結(jié)構(gòu)不同，并隨著葡萄成熟種類逐漸減少，部分絲狀真菌、非釀酒酵母和釀酒酵母決定了發(fā)酵初始菌群結(jié)構(gòu)。

利用高通量測序技術(shù)研究國內(nèi)葡萄酒環(huán)境及發(fā)酵微生物群落結(jié)構(gòu)的報(bào)道較少，結(jié)果都顯示葡萄園及發(fā)酵過程的微生物結(jié)構(gòu)具有產(chǎn)區(qū)差異。Wei 等（2018）首次對新疆產(chǎn)區(qū)的三個(gè)不同地區(qū)酒莊的赤霞珠葡萄展開了微生物多樣性研究，取樣涉及土壤、葡萄、葉片、葡萄醪以及葡萄酒。結(jié)果表明，不同區(qū)域微生物多樣性存在差異。Gao 等（2019）對新疆北部的六個(gè)葡萄酒產(chǎn)區(qū)的四個(gè)葡萄品種的微生物多樣性展開了研究，其結(jié)果表明新疆不同地區(qū)釀酒葡萄表皮上的微生物群落結(jié)構(gòu)受環(huán)境因素的影響，且真菌群落組成的復(fù)雜性明顯高于細(xì)菌群落組成的復(fù)雜性。還有一項(xiàng)研究對中國西南的貴州產(chǎn)區(qū)的單個(gè)葡萄園土壤中的細(xì)菌和真菌群落進(jìn)行了研究，且其研究結(jié)果表明細(xì)菌多樣性顯著高于真菌多樣性（Liang et al. 2019）。