秘鲁萨利纳斯泻湖极端嗜盐菌的分离鉴定及其在高盐碱环境中的生物修复潜力研究

《The Microbe》：Salinas Lagoon RAMSAR in Arequipa, Peru: A reservoir of halotolerant microorganisms

　　本研究针对高盐碱环境微生物资源开发与污染治理需求，从秘鲁萨利纳斯泻湖RAMASR湿地分离筛选嗜盐细菌。研究人员通过分子鉴定（16S rRNA测序）和生化表征，成功获得5个属8株具有中度至极强嗜盐性的菌株（包括Vreelandella、Bacillus、Oceanobacillus等），揭示了其在不同盐度梯度（0-25% NaCl）下的代谢适应性。该发现为开发用于高盐废水处理、重金属/烃类污染生物修复的微生物资源提供了重要种质基础，对极端环境微生物资源利用具有积极意义。

　　

在世界各地的高盐环境中，如盐湖、盐田和盐碱地，存在着一种特殊的生命形式——嗜盐微生物。这些微生物不仅能够在高盐度、高pH值的极端条件下生存，还可能拥有独特的代谢能力，使其在生物技术应用中具有巨大潜力，尤其是在环境修复领域。随着工业发展带来的重金属和有机污染物排放问题日益严重，以及全球气候变化导致的土壤盐渍化范围扩大，寻找高效、环保的修复方法成为当务之急。传统物理化学修复方法成本高且可能产生二次污染，而生物修复，特别是利用嗜盐微生物进行修复，显示出独特优势：它们能在高盐条件下保持活性，而高盐条件通常能抑制大多数微生物的生长，从而减少竞争，提高修复效率。

秘鲁萨利纳斯泻湖是一个被列为RAMASR湿地的重要生态系统，位于安第斯山脉的高海拔地区，是一个 hypersaline（高盐）环境，含有丰富的硼酸盐沉积物。这个独特的环境可能孕育着具有特殊适应能力的微生物群落。然而，对该地区嗜盐微生物的资源挖掘和特性研究尚不充分。为了解决这一问题，研究人员在《The Microbe》上发表了一项研究，旨在从萨利纳斯泻湖的不同生境（包括湖水、盐田土壤、湿地沉积物等）中分离、鉴定嗜盐细菌，并评估其代谢特性，以期评估其在生物修复中的应用潜力。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，从萨利纳斯泻湖的不同位点（如泻湖水、盐田土壤、湿地沉积物等）采集环境样本；接着，利用添加了不同浓度氯化钠（NaCl）（0%, 7.5%, 15%, 25% w/v）的脑心浸液（BHI）培养基进行嗜盐菌的分离和耐盐性筛选，通过生长情况评分筛选出耐受性强的菌株；然后，对筛选出的菌株进行纯化，并利用16S rRNA基因测序进行分子鉴定，通过BLAST比对和构建系统发育树来确定菌株的分类学地位；最后，通过一系列标准生化试验（如三糖铁琼脂TSI、甲基红VP试验MR-VP、硫化氢吲哚动力培养基SIM、赖氨酸铁琼脂LIA、尿素酶、硝酸盐还原、西蒙氏枸橼酸盐利用等试验），在不同盐度条件下评估这些菌株的代谢特征和适应性。

3.1. 不同盐度水平下的细菌生长

研究结果显示，细菌的生长与其来源环境的盐度水平密切相关。从泻湖水和盐田土壤样品中分离的细菌群落显示出中度和高度的耐盐性。在无盐BHI培养基（0% NaCl w/v）中，这些菌群生长较低，但在补充了7.5%至25% (w/v) NaCl的培养基中，生长反而更好。相比之下，从湿地沉积物和水样、泻湖土壤和沉积物中分离的菌群在高盐培养基中生长极差，表明其微生物群落可能更倾向于与植物根际协同作用，缺乏应对高盐渗透胁迫的机制。泻湖水细菌群落的耐盐性整体高于盐田土壤菌群。

3.2. 嗜盐细菌菌株的分子鉴定

从选定的嗜盐菌群落中，成功对8个分离株进行了分子鉴定。这些菌株归属于5个不同的属。从泻湖群落中鉴定出的菌株与地衣芽孢杆菌和沙壤海洋杆菌相关。从盐田土壤中鉴定出三个属：海洋芽孢杆菌属、弗雷兰氏菌属和 Idiomarina 属。系统发育分析显示，芽孢杆菌属和海洋芽孢杆菌属形成一个高支持率的进化支。弗雷兰氏菌属与芽孢杆菌属和海洋芽孢杆菌属的亲缘关系较远。盐田土壤中的三种弗雷兰氏菌与泻湖水中的沙壤海洋杆菌亲缘关系较近，而Idiomarina属与其他属的关系最远。

3.3. 所选嗜盐菌的生化特征

生化测试结果表明，所有鉴定的嗜盐菌株在不同盐度条件下均表现出代谢途径的变异，这反映了它们对盐胁迫的适应性。甲基红VP试验是唯一在不同盐度下未观察到变化的测试，表明葡萄糖代谢均遵循混合酸发酵途径。其他代谢特性，如糖发酵、柠檬酸盐利用、尿素酶活性、硝酸盐还原酶活性、氨基酸脱氨酶/脱羧酶活性以及运动性，都随着盐度的变化而改变。例如，与V. sulfidaeris相关的菌株在盐条件下失去柠檬酸盐利用能力和尿素酶活性，但在高盐度下获得运动性。与B. licheniformis相关的菌株在高盐下失去厌氧条件下的发酵能力，但保持硝酸盐还原酶和脱氨酶活性，并获得运动性。这些代谢上的可塑性表明这些菌株具有应对盐胁迫并可能利用多种底物生长的能力，为其在多变的高盐环境中的生存和功能发挥提供了基础。

研究结论和讨论部分强调，萨利纳斯泻湖作为一个高盐碱性生态系统，蕴藏着丰富的嗜盐微生物资源。本研究成功分离并鉴定了来自泻湖水和盐田土壤的8株嗜盐细菌，分属于5个属，包括Vreelandella, Bacillus, Oceanobacillus, Idiomarina 和 Marinobacterium。这些菌株表现出从中度到极端的嗜盐性，能够在7.5%至25%的高盐浓度下良好生长。它们的代谢特性，特别是硝酸盐还原、潜在的胞外聚合物产生、烃类降解相关代谢途径（如氧化代谢）以及在不同盐度下的代谢适应性，强烈暗示了它们在生物修复领域的巨大应用潜力。

这些菌株的特性使其有望用于处理高盐工业废水（如鞣革废水、石油开采产出水）中的硝酸盐、重金属（如铬Cr）和烃类污染物。此外，一些菌株（如Vreelandella spp. 和 Bacillus spp.）还具有促进植物生长的潜力，可用于盐碱土壤的改良。研究还指出，盐度是驱动微生物群落组成和功能的关键环境因子，高盐环境下的微生物可能通过增强互惠关系（“联合抗性”）来应对胁迫。该研究不仅为极端环境微生物资源库增添了新的成员，也为开发针对特定高盐污染环境的生物修复技术提供了优良的菌种资源和理论依据。同时，研究也凸显了保护萨利纳斯泻湖这类脆弱而独特的生态系统的重要性，因为它们是发现具有特殊功能微生物的宝贵资源地。未来的研究需要进一步验证这些菌株在真实污染环境中的修复效能，并阐明其相关代谢途径的分子机制。