鹽地堿蓬耐鹽菌研究應用進展

李艷萍，卓微偉，王寧（鹽城衛生職業技術學院，江蘇鹽城224006）

鹽地堿蓬耐鹽菌研究應用進展

李艷萍，卓微偉，王寧
（鹽城衛生職業技術學院，江蘇鹽城224006）

摘要：鹽地堿蓬耐鹽菌作為一種植物內生極端微生物資源，具有許多其他生物所沒有的生理特性，有重要研究和利用價值。綜述現有研究發現的耐鹽菌株種類，探討堿蓬耐鹽菌耐鹽機制，介紹耐鹽菌在食品工業等應用中的廣泛用途，對嗜鹽菌資源的深入研究和合理開發利用提供參考。

關鍵詞：耐鹽菌；鹽地堿蓬；應用

嗜鹽菌（Halophiles）是指主要生長在鹽濃度高的環境條件下，比如鹽堿土壤、鹽湖、鹽場以及腌食品等高鹽環境的細菌、放線菌等微生物總稱。根據它們對鹽度需求和鹽度耐受性的不同可將其分為非嗜鹽菌、耐鹽菌、弱嗜鹽菌、中度嗜鹽菌以及極端嗜鹽菌5大類[1]。具體分類標準如下：非嗜鹽菌最適生長NaCl鹽濃度小于0.2 mol/L（1.17%NaCl）、耐鹽菌最適生長NaCl鹽濃度為0.2 mol/L～2.5 mol/L（1.17%～30.4% NaCl）、弱嗜鹽菌最適生長NaCl鹽濃度0.2 mol/L～0.5 mol/L（1.17%～2.93%NaCl）、中度嗜鹽菌最適生長NaCl鹽濃度0.5 mol/L～2.5 mol/L（2.93%～14.63% NaCl）、極端嗜鹽菌最適生長NaCl鹽濃度2.5 mol/L～5.2 mol/L（14.63%～30.4%NaCl）。

鹽地堿蓬（Suaeda salsa L.）又名鹽蓬、蓬子菜和鹽蒿等，普遍生于鹽土或鹽漬化土壤、湖濱河岸和沿海地帶，是典型的鹽堿地指示植物。在江蘇沿海灘涂一線，鹽地堿蓬更是海岸淤灘上優勢物種[1]。它是一種富含氨基酸、維生素、礦物質，可做食品、飼料等極好的野生植物資源。在鹽漬條件下，堿蓬體內積累大量Na+和Cl-。鹽地堿蓬內生境高鹽，屬于真鹽生植物，葉內最高Na+濃度可達到3.3%[2]。堿蓬體內高鹽微環境中的微生物在與其長期共同進化的過程中可能形成某些機制來緩解逆境對植物脅迫。SHIMON MAYAK等認為，與長期生長在逆境脅迫下的植物密切相關的細菌，可能已經適應了逆境，并且使宿主植物受益[3]。因此研究和合理開發利用該類環境中耐鹽菌資源具有重要意義。

1　堿蓬耐鹽菌種類多樣性

中度嗜鹽菌屬極端微生物，具有許多其他生物所沒有的生理特性，有重要研究和利用價值。崔曉春等[4]從堿蓬內分離得到中度嗜鹽菌涉及Halomonadaceae科的Chromohalobacter屬、Kushneria屬、Halomonas屬以及Bacillaceae科的Bacillus屬，體現了較豐富的種屬多樣性，并分離出多株具有新分類地位的菌株ST305、ST306、ST307、B01、D02，大部分分離菌株與已知物種典型菌株之間的16S rRNA序列都有一定差異。這些結果揭示了鹽地堿蓬內生中度嗜鹽菌的稀有性及豐富多樣性。

鈕旭光等[5]研究也揭示堿蓬體內存在豐富的內生細菌資源，其內生細菌涉及芽孢桿菌屬、不動桿菌屬、假單胞菌屬、黃單胞菌屬、鹽單胞菌屬、泛菌屬等。近年來國內還分離出多株兼具有生防或促生作用的堿蓬耐鹽菌[6-8]，為該類環境中的嗜鹽菌資源的研究和合理開發利用奠定了良好基礎。

2　堿蓬耐鹽菌多樣耐鹽機制

在鹽漬條件下，堿蓬體內積累大量Na+和Cl－，造成了一個高鹽微環境，這些微環境中的微生物在與堿蓬協同進化的過程中可能形成某些機制來提高宿主的抗逆性，這種由內生菌所帶來的抗逆性與其天然生境密切相關[9]。

1）高濃度Na＋是嗜鹽菌正常生長所依賴的，但Na＋濃度過高對微生物細胞有毒害作用，高效的Na＋/H＋逆向轉運蛋白的存在，是其耐受高鹽環境脅迫的應答中起到不可忽視的作用[10]。

2）在嗜鹽微生物中存在一種依賴累積胞內高濃度K+/Cl－來維持滲透壓平衡的機制，嗜鹽菌以此來抵御高鹽環境[11]。

3）在高鹽壓力下，嗜鹽微生物會攝取、合成并積累親和溶質如糖類、氨基酸、四氫嘧啶等，補償了外界高滲透壓條件下導致的內外部滲透壓不均衡，在一定程度上緩解了高鹽環境對細胞的脅迫，此外這類小分子相容性溶質在細胞內能夠被迅速合成和降解，有利于耐鹽菌克服高鹽環境下的滲透壓[10]。

4）酶的嗜鹽性高鹽離子濃度對于普通蛋白保持其活性狀態是不利的，但是耐鹽菌中的嗜鹽酶需要在較高的鹽濃度下才能保證其結構與活性的穩定，在低鹽濃度中易失活變性[12]。

3　堿蓬耐鹽菌的工業利用

食品發酵工業的應用方面，耐鹽菌用途非常廣泛。在具有一定鹽濃度的發酵過程中，耐鹽菌發揮重要作用，它們分泌的酶可催化產生一系列化合物使最終的發酵產物具有良好的口味和芳香。人們很久以前在一些傳統的鹽食品如醬油等發酵中，就懂得利用嗜鹽菌來生產所需要的產品，并會利用嗜鹽菌改善傳統食品加工工藝，嗜鹽球菌屬物種，芽孢桿菌屬物種等可用于一種高鹽發酵條件下魚露的制作[13]；此外，將中度嗜鹽菌用于發酵生產還能夠抵抗高鹽濃度環境的脅迫，有效防止其他雜菌的污染，減少發酵工藝的風險，降低生產成本。

在食用添加劑生產上，嗜鹽菌體內含有豐富胡蘿卜素和類胡蘿卜素，相比非嗜鹽微生物，利用嗜鹽微生物來生產某些化合物具有明顯優勢，目前，利用嗜鹽菌生產胡蘿卜素和類胡蘿卜素已經成為現實。胡蘿卜素作為一類食品天然著色劑，無毒、營養且不褪色。同時，它也是維生素A的前體，在健康食品及化妝品生產中是一類重要的添加劑；其他工業生產上，表現在能產生非高鹽生長所必需的獨特化合物如細菌視紫紅質等，并可應用于高鹽環境中有機污染物降解或轉化，生產可替代能源等方面[14-15]。

4　展望

堿蓬作為一種新的野生植物資源，是一種生長于鹽堿地和海濱沙灘的抗逆性極強的鹽生植物，有望成為有益內生菌的資源庫。但有關其內生嗜鹽菌的研究相對較少。現有開展研究中采用的多是常規分離培養法，結合菌落形態特征、16S rRNA序列系統發育進行分類鑒定。篩選功能菌株所用方法比較繁雜，工作量大，在研究中需要找到更為有效而簡便的方法來對堿蓬的內生菌資源進行挖掘和深入研究。例如結合利用高通量測序的宏基因組學技術，無疑對保護嗜鹽菌生物多樣性和挖掘功能基因，提供新的研究思路。堿蓬耐鹽菌作為極端環境微生物，還具有大量特殊功能基因及功能酶等產物，其產生的功能酶在鹽度變化較大的條件下仍能保持較高的催化活性[16]，具有重要應用開發價值。

參考文獻：

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[16]Ventosa A,Nieto JJ,Oren A.Biology of moderately halophilic aerobic bacteria[J].Microbiology Molecular Bi-ology Review,1998,62 (2):504-544

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.049

收稿日期：2015-11-26

基金項目：江蘇省自然科學基金項目（BK2012669）；鹽城市科技局衛生局重點項目（YK2013049）

作者簡介：李艷萍（1980—），女（漢），講師，碩士研究生，研究方向：微生物應用。

Advance in Halophilic Bacteria of Suaeda Salsa L

LI Yan-ping，ZHUO Wei-wei，WANG Ning
（Yancheng Institute of Health and Science，Yancheng 224006，Jiangsu，China）

Abstract：Halophilicbacteria are a kind of microbe which colonize in the tissue of the Suaeda salsa L，and establish harmonious union relations with plants.As the novel microbial resource，halophilicbacteriahave a number of unique physical properties and have important research and prospects value.This review summarizes the Halophilicbacteria species of the Suaeda salsa L.and their molecular mechanisms of salt-tolerance and discussed the prospects of the application especially in food industry.

Key words：Halophiles；Suaeda Salsa L；application