嗜盐菌的研究进展
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青海盐湖地区嗜盐菌的分离纯化及抑制植物病原菌的活性初探沈硕;王舰【摘要】以番茄灰霉菌(Botrytis cinerea)、菊芋菌核菌(Jerusalem artichoke Sclerotium)、油菜菌核菌(Sclerotinia sclerotiorum)、辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)、蚕豆根腐菌(Fusarium solani)及豌豆根腐菌(Aphaomyces euteiches Dreehsler)等6种植物病原真菌为供试菌株,采用滤纸片法对植物病原菌提取液的抑菌活性进行了测定.为了获得对这几种植物病原菌具有较高抑制作用的嗜盐菌菌株,对供试菌株进行了液体发酵及发酵液的活性筛选.经滤纸片法测定,青海盐湖嗜盐菌菌株对辣椒疫霉菌具有较强的拮抗作用,并用最小抑制浓度法(MIC)测定了嗜盐菌提取物对辣椒疫霉菌的最小抑菌浓度范围为9~12 mg/mL.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2013(040)001【总页数】4页(P79-81,88)【关键词】嗜盐菌;次级代谢产物;滤纸片法;抑菌活性【作者】沈硕;王舰【作者单位】青海省农林科学院生物技术研究所/青藏高原生物技术教育部重点实验室,青海西宁810016【正文语种】中文【中图分类】S482.2+92盐湖广泛分布于世界各地,是嗜盐微生物高度集中的极端环境。
目前被重点研究的盐湖有美国的大盐湖,肯尼亚的死海和马加迪湖。
我国新疆维吾尔自治区和青海省也有大量的盐湖分布。
研究表明,盐湖中微生物多样性极为丰富,存在着大量高密度的未知微生物资源[1]。
其中,拮抗微生物的生物防治方法近年来日益受到重视。
理论研究方面,人们对嗜盐菌的嗜盐机理尤感兴趣,生存在极端环境中的微生物,通常是通过代谢作用适应其所处生境而得以存活并发挥作用,集中表现在细胞膜、细胞壁结构性成分和功能性成分的稳定性、反应动力学、酶系的性质、代谢途径及信息传递、蛋白质核酸成分及构象等方面为了适应高盐环境而具有的特异性。
嗜盐菌的基本特性分析1 嗜盐菌的分布及分类嗜盐菌,其英文是Halophiles,它是一种可以在高盐极端的环境下生长生存的微生物,一般都是在腌制品、盐湖和海洋等这些环境中分布的。
而在我国的高盐环境一般都是在内蒙、新疆、西藏、青海等地区,例如:在青海湖以及周边的地区都存在。
嗜盐菌最显著的特征是绝对依赖高浓度NaCl。
当NaCl的浓度降低到1.5 mol/L的时候,该细胞壁呈现出不完整状态,故而,嗜盐菌仅仅生长在高盐的环境当中。
根据对盐的不同需要,嗜盐菌可以分为许多类非嗜盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌、边缘极端嗜盐菌和极端嗜盐菌,其中部分极端嗜盐菌为嗜盐古生菌。
如表1。
根据16S rRNA的序列分析并结合其它生物学形状,将极端嗜盐菌划分为:盐杆菌属(Halobacterium)、盐深红菌属(HalorubRum)、富盐菌属(Haloferax)、盐盒菌属(Haloarcula)、盐球菌属(Halococous)、嗜盐碱杆菌属(Natronbacterium)、嗜盐碱球菌属(Natronococcus)等15个属。
2 嗜盐菌的生理特性和嗜盐机制嗜盐菌多是专性好氧化能异养型,以氨基酸或有机酸作为碳源,并需要一定的维生素,一些盐杆菌可进行厌氧呼吸,通过耗糖发酵的无氧呼吸链进行。
大多数不运动,只有少数种靠丛生鞭毛缓慢运动,采用二分分裂法进行繁殖,无休眠状态,不产生孢子。
[3~4]嗜盐菌的革兰氏染色结果多为阴性,细胞壁不含肽聚糖而是糖蛋白,质膜中具有含醚键的类脂。
极端嗜盐古生菌细胞内的基因组成与真细菌和其他古生菌不同,AAUUAG序列是其标记,在有的种内存在多拷贝的大质粒,核DNA有高度重复性。
2.1 Na+及K+对嗜盐菌的作用[3~8]嗜盐菌要在高盐环境下生存,Na+对维持细胞完整性有重要的作用,Na+与细胞壁上的糖蛋白成分(主要是天冬氨酸和谷氨酸等酸性氨基酸,会形成负电荷区域)发生特异作用,Na+被束缚在细胞壁的外表面,有利于细胞壁结构的稳定。
极端嗜盐古菌嗜盐特性研究及在废水处理中的应用李晓琳;邵坚;田秉晖;辛丽花【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2013(000)018【摘要】[目的]探讨极端嗜盐古菌的生理生化特性、最适生长条件以及对苯酚的降解效果.[方法]以一株盐生盐杆菌SYGJ-1为研究对象,分析了极端嗜盐古菌的生理生化特性以及不同生长条件(盐度、温度、pH)对其生长情况的影响,并探讨了该菌对苯酚的降解效果.[结果]极端嗜盐古菌SYGJ-1的最适盐度为19%,盐度<17%或者>25%时,生长量急剧下降;SEM图片表明,菌体在最适盐度时呈饱满短杆状,盐度小于<15%时菌体呈球状,在盐度大于>29%时会同时出现球状及长杆状菌体;最适温度为37℃,对数生长期为12~66h;适宜pH范围为6.8 ~9.0;在苯酚浓度<200 mg/L的培养基中生长良好,此时对苯酚的去除效率约为40%.[结论]极端嗜盐菌可有效降解有机污染物,并且菌体生长量与降解效率呈正相关.【总页数】4页(P7917-7919,7922)【作者】李晓琳;邵坚;田秉晖;辛丽花【作者单位】华北水利水电大学环境与市政工程学院,河南郑州450011;中国科学院生态环境研究中心,北京100085;华北水利水电大学环境与市政工程学院,河南郑州450011;中国科学院生态环境研究中心,北京100085;中国科学院生态环境研究中心,北京100085【正文语种】中文【中图分类】S271【相关文献】1.极端嗜盐古菌TRM 51T的多相分类研究 [J], 任敏;歹明辉;夏占峰2.极端嗜盐古菌遗传转化系统的研究 [J], 周梅先;向华;谭华荣3.测定极端嗜盐古菌保持完整细胞形态最低NaCl浓度研究方法探析 [J], 陈绍兴;梁敏;费宗伟;谢志雄4.云南黑井古盐矿可培养极端嗜盐古菌初步研究 [J], 田新朋;张玉琴;唐蜀昆;李文均;徐丽华;姜成林5.极端嗜盐古菌分类学研究进展 [J], 王爽;杨谦;孙磊;王允;刘丹因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
嗜盐菌环境适应分子机制与应用嗜盐菌是一类生活在高盐环境下的微生物,它们能够适应高浓度的盐,生活在极端环境中,具有很多独特的生理特性,包括抗氧化、蛋白质保护和水分调节等。
这些生理特性与嗜盐菌的适应性密切相关,因此研究嗜盐菌的环境适应分子机制对于深入了解这类微生物的生态和生理行为具有重要意义。
一、盐适应分子机制1. 细胞膜的适应性盐环境是细胞膜的最大挑战之一。
用于保护细胞内容物的细胞膜在高浓度盐水中容易受到压力和脱水的影响,因而需要采取一系列适应性措施。
嗜盐菌以阳离子脱水作用来维持细胞内的水分平衡,并且通过改变细胞膜的成分和结构来适应高浓度盐水环境。
嗜盐细菌的细胞膜主要由四种特殊的脂质组成,这种脂质具有多个喹啉环(quinone)结构和酮基,它们在高盐环境中能够减少氧化和避免过度脱水,保持细胞膜的完整性。
此外,嗜盐菌还可以调节细胞膜蛋白的结构和表达,以实现对高盐环境的适应性。
例如,接受器蛋白(receptor proteins)可以帮助细胞膜感知环境信号和适应压力,而通道蛋白(channel proteins)和酶蛋白(enzyme proteins)则能够调节离子交换等生化过程,从而维持细胞内外平衡。
2. 水分调节机制在高盐环境下,嗜盐菌能够采用多种方式来维持细胞内水分的稳定,以避免脱水和损伤。
首先,嗜盐菌会合成和调节大量的蛋白质和代谢产物来维持水分平衡。
其中,调节作用最强的物质是氯离子(Cl-)和甜菜碱(betain),它们能够在高盐环境中增加细胞的渗透压和稳定细胞内蛋白质的三级结构。
此外,嗜盐菌还可以通过调节表达水通道蛋白(aquaporins)和调节水分通道的打开程度等方式,对内外水分稳定进行细致的调节。
3. 抗氧化分子机制高盐环境下,嗜盐菌的细胞有很大程度上容易受到氧化裂解的侵袭,因此,保护细胞蛋白质和DNA等生物分子的完整性是一项至关重要的任务。
嗜盐菌通过大量合成和调节各种抗氧化分子来应对氧化侵害。
古细菌的发展秦耕(生物技术3班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨 150080)摘要:极端嗜盐菌(extreme halophiles)在它们生存环境中耐受或需要高盐浓度。
如Halobacterium(一种嗜盐菌)生活在盐湖、盐田及含盐的海水中,它们可污染海盐并引起咸鱼及腌制的动物腐败。
由于嗜盐菌细胞含类胡萝卜素,使大多数菌落呈红、粉红或橘红色。
类胡萝卜素有利于保护它们抵御环境中强烈的阳光照射。
有时嗜盐菌与某些藻类造成的污染将海水变成红色。
关键词:极端耐热、古细菌、嗜盐细菌、进化.The development of the bacteriaQingeng(The 3th class of Biological technology, College of Life Science, Heilongjiang University,Harbin, 150080)Abstract: Extreme a salt bacteria (extreme halophiles) in their survival environment toleranceor need high salt concentration. If Halobacterium (a kind of a salt bacteria) live in salt lake, saltern and salt water, they can cause pollution sea salt and salted fish and salted animal corruption. Because a bacteria cells containing salt carotenoids, most colonies are red, pink or orange. Of carotenoids to protect them against known as environment the bright sun. Sometimes a certain algae bacteria and the salt sea water will become the pollution caused by the red.Key words: Extreme heat、The ancient bacteria、Eosinophilic salt bacteria、evolution。
嗜酸耐盐细菌的生理学特征与适应策略研究嗜酸耐盐细菌是一种能够在极端条件下生存的微生物,它们可以在高浓度盐和酸性环境中生长繁殖,需要特殊的生理学和适应策略。
本文将深入探讨它们的生理学特征和适应策略,以帮助人们更好地了解和利用这些微生物。
一、嗜酸耐盐细菌的生理学特征嗜酸耐盐细菌是一种厌氧菌,需要高浓度盐和酸性环境才能生长和繁殖。
它们通常生长在盐浓度大于15%的环境中,同时pH值也要在1.5到4.5之间。
这种精细而独特的适应能力与它们的细胞内结构和代谢有关。
首先,嗜酸耐盐细菌的细胞膜结构与普通细菌不同。
它们在细胞膜上富含酸性磷脂和长链脂肪酸,这种膜结构使它们能够在高盐环境中维持渗透平衡。
此外,嗜酸耐盐细菌还会通过钠质子泵蛋白调节细胞内外钠离子浓度差,以保持细胞内稳定。
其次,嗜酸耐盐细菌的代谢方式也与普通细菌不同。
它们通常利用氧化铁、硫化物等优化供体合成ATP,而不是通过有机物代谢。
这种代谢方式可以减少细胞间能量争夺和竞争,提高细胞的净能量利用效率。
除此之外,研究表明,嗜酸耐盐细菌的细胞壁、胞质基质和细胞内蛋白质等生物大分子在高盐环境中也会发生一系列特殊的生化反应和结构调整,以适应嗜酸耐盐环境。
二、嗜酸耐盐细菌的适应策略嗜酸耐盐细菌通过多种适应策略来应对高盐和酸性环境的挑战。
第一种策略是细胞膜上的调节。
钠-质子交换机和钾-钠共转运蛋白是最重要的调节机制之一,可以使细胞钠离子浓度减少,并且在高浓度的钠盐情况下维持细胞内外的渗透平衡。
此外,高浓度盐会导致细胞失水,而嗜酸耐盐细菌会产生氨基酸和多糖来吸收水分,以保持细胞内的水分和渗透平衡。
第二种策略是代谢通路上的调节。
这部分调节涉及能量合成和利用的过程。
研究表明,嗜酸耐盐细菌的代谢过程会发生一些适应性变化,它们可将不同的基质转换成ATP,并且会寻找最有效率的产生ATP的途径,以优化代谢通路。
另外,细胞中存在一些与酸性环境相关的蛋白质,可以帮助细胞稳定代谢通路,防止损伤。
极端嗜盐古菌的分离与纯化方法初探陈绍兴1,刘 毅1,谢 昆1,田学军1,谢志雄2(1.红河学院生命科学与技术学院,云南蒙自661100;2.武汉大学生命科学学院,湖北武汉430072)摘要:从一平浪盐矿采集到的一块盐矿石样品中分离到2株极端嗜盐古菌(命名为CY 1和CY 2)。
方法是用嗜盐培养基培养,采用连续传代法和N aC l 浓度(m /V )梯度法分离该样品中的极端嗜盐古菌,结合平板划线纯化得到两株菌种。
对分离得到的菌落进行观察,结果表明已分离纯化得到的这两株菌种为极端嗜盐古菌。
由此,建立了分离纯化极端嗜盐古菌的一套可行的实验方法。
关键词:极端嗜盐古菌;连续传代法;N aC l 浓度(m /V )梯度法;分离;纯化中图分类号:S939.9 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2009)02-0291-02收稿日期:2008-10-30基金项目:红河学院生物化学与分子生物学重点学科建设项目(编号:071010)。
作者简介:陈绍兴(1979)),男,浙江龙游人,硕士研究生,讲师,现从事微生物遗传方向研究。
Te:l (0873)3698575;E -m ai :lshaox i nch en @yahoo .co 。
盐古菌[(Extre mel y haloph ilic arc haea)]通常称为嗜盐菌(H al obacteri a),划分为古菌域(A rchaea )的嗜盐菌目(H al obacteri al es)下的嗜盐菌科(H alobacteriaceae)。
嗜盐古菌一般生长在盐湖、盐碱湖、死海、盐场、海洋以及盐腌制品表面等富盐环境[1]。
其中极端嗜盐古菌在盐浓度15%~30%的介质中能良好生长,最适盐浓度为20%~25%,在饱和盐浓度中也能生长[2],这是一类只能在高盐浓度下才能生长并维持其结构稳定性与完整性的极端环境微生物,属于古生菌域,被称为第三生命形式[3]。
嗜盐菌的分离与生理活性测定张兆轩生命科学学院生物科学 07级 2007300111组员:陈晓文廖永杰指导教师:韩庆国老师【摘要】本实验为基础性创新性实验,以加强学生自主创新为目的,锻炼学生实验操作能力,分离筛选含有蛋白酶活性的细菌。
嗜盐菌作为一类新型的、极具应用前景的微生物资源,近年来受到人们的广泛关注。
但是,目前对嗜盐微生物的分离还远远不够。
因此,分离更多的未知嗜盐菌,包括极端嗜盐古菌和中度嗜盐菌是微生物资源开发的必要前提和关键之一。
在我国存在很多高盐环境,如新疆、内蒙、青海、山东和甘肃都有大面积的盐碱化土壤和许多盐湖。
这些为我们开展嗜盐微生物的分离和系统分类提供了得天独厚的条件。
我们从深圳东角头地区的高盐环境采集到样品,进行嗜盐菌的多种生物学研究。
【关键词】嗜盐菌蛋白酶活性最适盐浓度最适温度【前言】嗜盐菌,又称作副溶血性弧菌。
海水是它的乐园,盐腌的食品又是它栖居之地。
海鱼、海蟹、海贝等海产品,以及不太咸的咸菜、咸蛋、腌鱼、腌肉之类一旦沾上嗜盐菌就会大量繁殖,速度十分惊人。
实验表明,该菌最喜欢含盐量2%—4%的环境,在5%—6%的高盐浓度或营养丰富的低盐浓度都会孽生。
尤其是温度适宜的夏季,10个嗜盐菌在3—4小时后就会育出数百万个后代。
这是一个可怕的天文数字,但人的肉眼和其他感觉器官难以察觉。
嗜盐菌是科学家们在死海中发现的极细小微生物。
科学家们研究嗜盐菌,发现嗜盐菌似乎是修复DNA损伤的高手,研究人员用辐射轰击法破坏嗜盐菌的DNA细胞,使其分裂成碎片,但几个小时后,嗜盐菌又将染色体重新“召集”在一起。
再次恢复正常功能。
科学家们看中嗜盐菌的DNA修复能力,对嗜盐菌进行深入研究,使科学家们探知了更多有关生物技术和癌症的秘密,科学家们还认为嗜盐菌有助于研究和解决:如何让宇航员在太空旅行中,免受宇宙射线伤害的问题。
1 实验器材及材料1.1实验材料深圳东角头海泥1.2实验用品1.2.1富集培养基的配制(g/ L )蛋白胨 7.5;NaCl 150;酵母浸膏 10;MgSO4·7H2O 10;柠檬酸钠 3;KCl 2;FeSO4·7H2O 0.05;pH 7.0 。
嗜盐细菌对环境厌氧调节细菌是一类单细胞微生物,广泛存在于地球上各个环境中,包括土壤、水体、动植物体内等。
嗜盐细菌属于一类特殊的细菌,它们能够在高盐环境中存活和繁殖。
嗜盐细菌对于环境中的厌氧调节起着重要的作用。
本文将探讨嗜盐细菌如何适应和调节环境中的厌氧条件,并在这种极端环境中发挥重要的功能。
首先,嗜盐细菌对于环境中的盐浓度有着很强的适应能力。
高盐环境中盐浓度高,正常的细胞内盐浓度相对较低,因此细胞内水分子会流失到外部环境中,导致细胞脱水甚至死亡。
为了适应高盐环境,嗜盐细菌会通过积累大量的内源性溶质,如氨基酸、低分子量有机物和KCl等,来提高细胞内盐浓度,从而抵抗外部高盐环境的胁迫。
其次,嗜盐细菌在环境厌氧条件下能够进行代谢活动。
在高盐环境中,氧气供应不足,容易形成厌氧环境。
嗜盐细菌通过特殊的代谢途径,在缺氧条件下维持生存。
例如,嗜盐细菌通过进行硫酸盐的还原代谢,将硫酸盐还原为硫化物,从而获得能量。
此外,嗜盐细菌还可以利用反硝化代谢途径,将硝酸盐还原为氮气,以获取能量。
这些代谢途径的活跃性使得嗜盐细菌能够在缺氧环境中存活,并为环境提供一定的功能。
另外,嗜盐细菌在环境厌氧条件下参与物质循环。
嗜盐细菌在高盐环境中能够利用有机物质进行腐解,并释放出氨气、硫化物等物质。
这些释放出的物质能够提供给其他生物参与生态循环过程,促进能量和物质的流动。
此外,嗜盐细菌还具有氮固定的能力,能够将大气中的氮气固定为有机化合物,在环境中起到重要的氮循环作用。
因此,嗜盐细菌在环境厌氧条件下参与了物质的分解和转化,对于生态系统的稳定和可持续发展具有重要意义。
嗜盐细菌在高盐环境中的活动还会对环境产生一定的影响。
一方面,嗜盐细菌在代谢过程中会释放出一些有毒物质,如硫化物、硫酸盐等。
这些有毒物质对环境的生态平衡和物种多样性可能会带来一定的影响。
另一方面,嗜盐细菌的活动往往与盐度和温度等环境条件密切相关。
当高盐环境中的盐度和温度发生变化时,嗜盐细菌的数量和种群结构也会发生改变,进而影响整个生态系统的稳定性。
高盐度废水大量含有无机盐离子和有机物质。
过高离子浓度对微生物生长有十分强烈的毒性,因此高盐度废水给生物处理带来一定的难度。
利用生物方法处理高浓度的污染物,就要用到高盐环境嗜盐菌。
大家对高盐环境嗜盐菌了解吗?江苏瑞达科技给大家介绍一下高盐环境嗜盐菌培养与应用。
嗜盐菌能在高盐环境下生长和繁殖,特别是在天然地盐湖和太阳蒸发盐池中生存。
由渗透势原理可知,高盐溶液中的细胞将失去更多的水分,成为脱水细胞。
而嗜盐细菌可产生大量的内溶质或保留从外部取得溶质的方式来维持自身的生存,如嗜盐杆菌(Halobacterium salinarum)在其细胞质内浓缩了高浓度氯化钾,其中有一种酶只有在高浓度的氯化钾中,才有活性,才能发挥其功能。
而与环境中盐类接触的盐杆菌,其细胞质中的蛋白质需要有高浓度的氯化钠才能发挥作用。
大多数专家认为,利用生物法处理高盐度废水在技术上是可行的,因为在高盐环境中嗜盐菌对污染物的降解作用十分有效。
而嗜盐菌对于盐度的高低十分敏感,盐度对于嗜盐菌处理有机污染物的脱氮.除磷和降解都有或大或小的影响。
因此想要用嗜盐菌处理高盐度废水的方法实施起来,还需要在很多方面进一步的研究和改进。
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近十年来国内嗜盐菌研究论文定量分析近十年来国内嗜盐菌研究论文定量分析张迎春生物与地理科学系【摘要】以《中国期刊全文数据库》(CNKI)为文献源,采用定量分析的方法,从论文的年代分布、期刊分布、作者、主题等几个方面进行统计分析,确定嗜盐菌研究领域的核心期刊、核心作者和研究主题,以期总结过去,并对本领域今后的研究提供一定的参考与启示。
【关键词】嗜盐菌;定量分析引言本文利用中国知网中国期刊全文数据库对近15年(2000-2014年)发表在生物科学专业一般期刊和核心期刊的学术论文进行统计分析,以对我国嗜盐菌的研究现状进行总结、评价。
力求能够客观的反映我国嗜盐菌的研究现状,为今后该领域的研究提供参考。
1 嗜盐菌研究现状盐田生态系统中存在着各种生物,如嗜盐细菌、浮游动物、浮游植物等,嗜盐菌在这个系统中发挥着重要作用,它既能分解有机质,降低卤水粘度,又能产生红色索,提i取卤水温度,增加卤水蒸发速度,有利于海盐量和质量的提高。
因此,研究晒盐场嗜盐菌分布状况对海盐生)从具有重要意义。
近年来,从我国青海省大柴旦盐湖、新疆艾丁湖、塘沽盐场、青岛东风盐场等地小断分离出嗜盐菌新种,作者对连云港台南盐场进行分季节取样调查,旨在了解嗜盐菌的特征、数量分布及其变化规律。
中度嗜盐菌是一类对NaCl有特殊适应性,在白然界中分布于盐湖、盐田等处,在海产品及一些盐渍类食品中也广泛存在,在5%一20% NaCl的环境中有最佳生长的细菌。
最早对该菌群进行分类研究的是Hof。
他从佳哇地区盐湖泥中分离出中度嗜盐菌。
近年来在我国新疆、内蒙、西藏等地区的盐湖、盐田中嗜盐菌新种被不断发现。
这些菌种资源状祝、生理和遗传特性存在着研究和利用价值。
针对海产品、盐渍类食品来源的中度嗜盐菌的研究,目前尚未见报道。
因此,笔者从中分离嗜盐菌,重在研究其生理生化特性,旨在了解该类环境中的中度嗜盐菌资源,为合理开发利用嗜盐微生物资源提供参考。
2 文献统计情况说明统计数据来源于中国期刊全文数据库对我国2000-2014年十五年间发表的有关“嗜盐菌”的核心期刊论文进行了统计和分析。
嗜盐菌的研究进展
文章在综述国内外学者对嗜盐菌研究进展的基础上,分别介绍了中度嗜盐细菌与极端嗜盐古菌的分类现状及其聚集相容性物质与保钾排钠的嗜盐机理,然后对其在食品工业、治理环境污染等方面的应用研究进行总结与展望。
标签:嗜盐菌;分类现状;嗜盐机理;应用前景
随着近年来对嗜盐菌研究力度的不断加大,越来越多新的嗜盐菌种得以被人们所认知。
其中,能在很宽的盐浓度范围生长,对营养的要求较低,更易于适应环境的中度嗜盐细菌和能在极端环境下完成生命化学过程的极端嗜盐菌凭借着各自优势,备受研究者的关注。
本文旨在介绍中度嗜盐菌与极端嗜盐菌在分类、嗜盐机理及应用等方面的最新研究进展,并对其进行了总结与展望,望加深读者对中度嗜盐菌与极端嗜盐菌的了解,并为人们一步探求嗜盐菌的应用价值提供理论基础。
1 嗜盐菌的分类及嗜盐机理
1.1 中度嗜盐菌的分类及嗜盐机理
Kushner根据嗜盐微生物对盐浓度的不同需要,将其主要分为非嗜盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌、边缘极端嗜盐菌与极端嗜盐菌五大类[1]。
其中,中度嗜盐菌的最适生长盐浓度为0.5~2.5mol/L。
中度嗜盐菌广泛存在于Spirocheles、Proteobacteria、Flavobacterium-Bacteroides等几大主要的细菌门类之中[2]。
生活在高渗环境中的中度嗜盐菌可以抗衡外界的高渗透压,并且还能维持其正常的形态、结构与生理功能,其原因在于中度嗜盐菌可以利用其体内产生的大量内溶质或保留从外界环境中取得的溶质抵御胞外的高渗环境。
这类具有渗透保护作用,且不会影响细胞内正常代谢途径的溶质被称为相容性溶质。
此外,中度嗜盐菌会根据自身生长环境的改变而对其体内积累的相容性溶质做出相应的改变。
如:以色列盐单胞菌种在低于 3.5%盐浓度环境下培养时细胞内积累的主要相容性溶质为海藻糖;而在高盐条件下培养时细胞内积累的主要相容性溶质却为四氢嘧啶[3]。
1.2 极端嗜盐菌的分类及嗜盐机理
根据Kushner的分类方法,极端嗜盐菌的最适生长盐浓度为2.5~5.2mol/L。
并且至目前为止,极端嗜盐古菌共有27个属。
极端嗜盐菌虽生长在高钠环境中,但其细胞内的钠离子浓度却并不高。
如:Halobaterium cutirubrum 虽然生活在钠离子浓度为3.3mol/L,钾离子浓度为0.05mol/L的环境中,但胞内的钠离子浓度与钾离子浓度却分别为0.8mol/L与5.33mol/L。
其细胞内的钠离子浓度约为细胞外的1/4而钾离子浓度却为细胞外的100倍以上。
由此可以推断,极端嗜盐菌的生长不仅需要高浓度的钠离子,并且还需要适当浓度的钾离子以维持细胞内外盐浓度的平衡。
此外,Roebler等人研究发现嗜盐菌的细胞量与氯离子浓度有关,
嗜盐菌对氯离子的摄入量常伴随着其生长速率的加快而增加,因此可推断,氯离子可能对酶与蛋白质起稳定作用。
2 嗜鹽菌的应用进展
2.1 嗜盐菌在食品工业中的应用
我国人民在很早以前就懂得利用嗜盐微生物进行食品加工,这些嗜盐微生物不仅能够美化食品风味,提高食品的生产效率,并且还能抑制其他细菌的生长。
2010年,王宇等人从腌制品咸鱼中分离得到一株中度嗜盐菌,由鉴定证实该菌隶属于Halobacillus属。
2011年,孙业盈等人在蜢子虾酱中分离得到一株中度嗜盐菌,经鉴定为盐脱氮枝芽胞杆菌(Virgibacillus halodenitrificans)。
2012年,吕彦等人从蟹酱中分离纯化得到三株中度嗜盐菌,隶属于葡萄球菌属下的三个不同的种:琥珀葡萄球菌(Staphylococcus succinus)、科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)、马胃葡萄球菌(Staphylococcus equorum)。
2013年,马长琦等人在四川泡菜盐卤中分离获得54株中度嗜盐菌,均为革兰氏阳性菌。
这些分离、鉴定嗜盐菌的研究报道将为未来研究嗜盐菌在食品中的主要作用及对发酵食品的安全性研究奠定理论基础。
2.2 嗜盐菌在废水处理中的应用
早在1995年时Rhykerd等人就已证实嗜盐菌可以降解石油烃类。
近几年我国研究人员也通过实验证实,废水经从被炼油废水污染的土壤底泥中分离得到嗜盐菌处理后可达到GB8978-1996《水综合排放标准》二级标准。
而使用驯化后的嗜盐菌处理污水,利用厌氧-好氧联合工艺,甚至可使排放的污水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。
这些研究证实嗜盐菌可以在油田含盐采出废水中存活并代谢废水中的石油污染物。
在此之后,研究人员又对嗜盐菌对有机污染物的降解效果进行了研究。
赵等人研究降解多氯联苯嗜盐菌的分离和降解特性时发现了嗜盐菌对多氯联苯具有降解能力。
李晓琳等人以一株盐生盐杆菌SYGJ-1为研究对象,证实当该菌处于最适温度37℃,最适pH范围6.8~9.0时,对苯酚的去除效率约为40%。
并得出结论:极端嗜盐菌可有效降解有机污染物,并且菌体生长量与降解效率呈正相关。
此外,研究人员还发现将分离筛选的嗜盐微生物与生物活性碳技术相结合,可以强化高盐废水的处理。
随着生物技术的蓬勃发展,利用嗜盐微生物处理高盐废水凭借其成本低,见效快等优点,在减轻废水对环境所造成的危害,处理高盐废水等方面具有广阔的应用前景。
虽然大量研究表明嗜盐微生物可在高盐环境下降解有机污染物为嗜盐菌生物法处理高盐废水提供了可行性,但目前仍无真正的工程实例。
望日后的深入研究能够进一步开发嗜盐菌的应用领域,并将其真正應用于工业生产之中。
参考文献
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作者简介:刘莹(1995,2-),女,汉族,江苏南京人,江苏师范大学敬文书院本科生,研究领域:微生物学与分子生物学。