综述：紫外线辐射对南极微生物的损伤及其适应策略，特别关注其潜在的生物技术应用

《Polar Biology》：Ultraviolet radiation-mediated damage and resilience strategies of Antarctic microbes with special emphasis on their potential biotechnological applications

　　南极微生物通过DNA修复、抗氧化酶及黑色素等机制适应紫外线辐射等多重压力，其产生的生物活性物质在医药、化妆品等领域具有应用潜力，或可替代化学衍生物。

　　

摘要

南极干旱气候的多种压力因素，如寒冷、营养物质匮乏、重金属污染、酸化、干燥以及紫外线（UV）辐射，使得这里成为任何生物生存都不适宜且不利的生态环境。南极微生物进化出了显著的适应机制来抵御这些多重压力，尤其是紫外线辐射。由于臭氧层的破坏，紫外线会导致大分子结构变形、环丁烷嘧啶二聚体的形成、嘧啶-嘧啶酮（6-4）光产物的产生、活性氧的生成、色素漂白以及脂质过氧化等现象，这些都会影响新陈代谢、能量产生、合成代谢和正常的细胞功能。微生物会产生吸收紫外线的色素，发展出高效的DNA修复系统以及抗氧化酶来保护自己免受紫外线伤害。这些适应性特征帮助它们在极端的环境中生存下来，并促进了南极生态系统的恢复力和平衡。例如，Hymenobacter metalli和Pseudomonas extremaustralis这两种细菌能够承受高达12.6 J cm^?2和9.0 J cm^?2的紫外线剂量。而Alteromonas stellipolaris、Streptomyces griseus和Lysobacter oligotrophicus等微生物则进化出了产生黑色素的能力，黑色素具有多种有益特性，包括光保护作用、抗氧化性和抗菌活性。此外，微生物还能生成孢子、产生类似霉菌孢素的氨基酸（MAAs）以及具有生物活性的细胞外聚合物，为细胞提供一层保护层，防止紫外线损伤。这些耐紫外线的微生物活性物质是宝贵的天然化合物，在食品、医药、纺织和制药行业中具有广泛的应用前景，因其具备很高的生物技术价值。未来，这些产品的进一步改良有望替代近年来大量使用的化学衍生物。

图形摘要

南极干旱气候的多种压力因素，如寒冷、营养物质匮乏、重金属污染、酸化、干燥以及紫外线（UV）辐射，使得这里成为任何生物生存都不适宜且不利的生态环境。南极微生物进化出了显著的适应机制来抵御这些多重压力，尤其是紫外线辐射。由于臭氧层的破坏，紫外线会导致大分子结构变形、环丁烷嘧啶二聚体的形成、嘧啶-嘧啶酮（6-4）光产物的产生、活性氧的生成、色素漂白以及脂质过氧化等现象，这些都会影响新陈代谢、能量产生、合成代谢和正常的细胞功能。微生物会产生吸收紫外线的色素，发展出高效的DNA修复系统以及抗氧化酶来保护自己免受紫外线伤害。这些适应性特征帮助它们在极端的环境中生存下来，并促进了南极生态系统的恢复力和平衡。例如，Hymenobacter metalli和Pseudomonas extremaustralis这两种细菌能够承受高达12.6 J cm^?2和9.0 J cm^?2的紫外线剂量。而Alteromonas stellipolaris、Streptomyces griseus和Lysobacter oligotrophicus等微生物则进化出了产生黑色素的能力，黑色素具有多种有益特性，包括光保护作用、抗氧化性和抗菌活性。此外，微生物还能生成孢子、产生类似霉菌孢素的氨基酸（MAAs）以及具有生物活性的细胞外聚合物，为细胞提供一层保护层，防止紫外线损伤。这些耐紫外线的微生物活性物质是宝贵的天然化合物，在食品、医药、纺织和制药行业中具有广泛的应用前景，因其具备很高的生物技术价值。未来，这些产品的进一步改良有望替代近年来大量使用的化学衍生物。

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