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葡萄酒釀造體系是一個極其復雜的混菌發(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，叫做葡萄酒的“微生物風土”（microbial terroir）。這一概念的提出，將微生物列為葡萄酒風土因子的重要組成部分，對其研究也成為近年熱點（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)、進而揭示葡萄酒的微生物風土特征成為可能（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特的風土特性，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)合的方法確定對風味有重要貢獻的揮發(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)果進行驗證，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行發(fā)酵驗證，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，葡萄酒復雜發(fā)酵體系中微生物群落與發(fā)酵風味物質(zhì)的關(guān)聯(lián)研究，大多基于統(tǒng)計分析?，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)進行關(guān)聯(lián)分析，預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)計分析的方法揭示了冰酒發(fā)酵過程中 8 個細菌屬和 9 個真菌屬與 24 種揮發(fā)性化合物的形成顯著相關(guān)，但未進行驗證。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)的微生物學方法進行了廣泛的研究（Morgan et al. 2017），基于培養(yǎng)的方法依賴于在實驗室培養(yǎng)基上分離微生物，并通過生化分析、顯微鏡和分子生物學對其進行鑒定和鑒定。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驗室條件下培養(yǎng)，這是可培養(yǎng)方法十分明顯的缺點。此外，僅使用生化和表型特征來識別微生物是不夠的，因為在物種進化中可能會發(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特細胞形態(tài)的無性酵母”，而現(xiàn)在被認為是一個多系屬，并正在進行修訂，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，使得在葡萄果實和發(fā)酵體系等復雜樣本中識別細菌和真菌成為可能。

由于 HTS 的出現(xiàn)，主要有兩種學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)分微生物的目標序列的測序（即擴增子測序），擴增子測序技術(shù)是 PCR 擴增和后期測序基因標記的特定區(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 庫進行測序（即宏基因組測序）。宏基因組測序不是對目標 DNA 區(qū)域進行測序，而是對從給定樣本中提取的所有 DNA 進行測序，以識別樣本中存在的生物體或獲取其他信息。與擴增子測序方法相比，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 擴增步驟產(chǎn)生的偏倚更少。該方法可以準確鑒定微生物，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。然而，對基于擴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菌種群的組成可以通過單輪全基因組測序進行剖析，因此可用于比較細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，而擴增子測序方法只能基于開發(fā)的數(shù)據(jù)庫進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)的細菌群落、真菌群落結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)顯著差異，表現(xiàn)出復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）對新疆北部的六個葡萄酒產(chǎn)區(qū)的四個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雜性明顯高于細菌群落組成的復雜性。還有一項研究對中國西南的貴州產(chǎn)區(qū)的單個葡萄園土壤中的細菌和真菌群落進行了研究，且其研究結(jié)果表明細菌多樣性顯著高于真菌多樣性（Liang et al. 2019）。