李艷萍，卓微偉，王寧（鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224006）

鹽地堿蓬耐鹽菌研究應(yīng)用進(jìn)展

李艷萍，卓微偉，王寧
（鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224006）

摘要：鹽地堿蓬耐鹽菌作為一種植物內(nèi)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(jià)值。綜述現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)的耐鹽菌株種類，探討堿蓬耐鹽菌耐鹽機(jī)制，介紹耐鹽菌在食品工業(yè)等應(yīng)用中的廣泛用途，對嗜鹽菌資源的深入研究和合理開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞：耐鹽菌；鹽地堿蓬；應(yīng)用

嗜鹽菌（Halophiles）是指主要生長在鹽濃度高的環(huán)境條件下，比如鹽堿土壤、鹽湖、鹽場以及腌食品等高鹽環(huán)境的細(xì)菌、放線菌等微生物總稱。根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)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(yōu)勢物種[1]。它是一種富含氨基酸、維生素、礦物質(zhì)，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(nèi)積累大量Na+和Cl-。鹽地堿蓬內(nèi)生境高鹽，屬于真鹽生植物，葉內(nèi)最高Na+濃度可達(dá)到3.3%[2]。堿蓬體內(nèi)高鹽微環(huán)境中的微生物在與其長期共同進(jìn)化的過程中可能形成某些機(jī)制來緩解逆境對植物脅迫。SHIMON MAYAK等認(rèn)為，與長期生長在逆境脅迫下的植物密切相關(guān)的細(xì)菌，可能已經(jīng)適應(yīng)了逆境，并且使宿主植物受益[3]。因此研究和合理開發(fā)利用該類環(huán)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(jià)值。崔曉春等[4]從堿蓬內(nèi)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(xiàn)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(jié)果揭示了鹽地堿蓬內(nèi)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(nèi)存在豐富的內(nèi)生細(xì)菌資源，其內(nèi)生細(xì)菌涉及芽孢桿菌屬、不動(dòng)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(nèi)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(huán)境中的嗜鹽菌資源的研究和合理開發(fā)利用奠定了良好基礎(chǔ)。

2　堿蓬耐鹽菌多樣耐鹽機(jī)制

在鹽漬條件下，堿蓬體內(nèi)積累大量Na+和Cl－，造成了一個(gè)高鹽微環(huán)境，這些微環(huán)境中的微生物在與堿蓬協(xié)同進(jìn)化的過程中可能形成某些機(jī)制來提高宿主的抗逆性，這種由內(nèi)生菌所帶來的抗逆性與其天然生境密切相關(guān)[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(xì)胞有毒害作用，高效的Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的存在，是其耐受高鹽環(huán)境脅迫的應(yīng)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?yán)鄯e胞內(nèi)高濃度K+/Cl－來維持滲透壓平衡的機(jī)制，嗜鹽菌以此來抵御高鹽環(huán)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(zhì)如糖類、氨基酸、四氫嘧啶等，補(bǔ)償了外界高滲透壓條件下導(dǎo)致的內(nèi)外部滲透壓不均衡，在一定程度上緩解了高鹽環(huán)境對細(xì)胞的脅迫，此外這類小分子相容性溶質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)能夠被迅速合成和降解，有利于耐鹽菌克服高鹽環(huán)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(tài)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(jié)構(gòu)與活性的穩(wěn)定，在低鹽濃度中易失活變性[12]。

3　堿蓬耐鹽菌的工業(yè)利用

食品發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用方面，耐鹽菌用途非常廣泛。在具有一定鹽濃度的發(fā)酵過程中，耐鹽菌發(fā)揮重要作用，它們分泌的酶可催化產(chǎn)生一系列化合物使最終的發(fā)酵產(chǎn)物具有良好的口味和芳香。人們很久以前在一些傳統(tǒng)的鹽食品如醬油等發(fā)酵中，就懂得利用嗜鹽菌來生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，并會利用嗜鹽菌改善傳統(tǒng)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(fā)酵條件下魚露的制作[13]；此外，將中度嗜鹽菌用于發(fā)酵生產(chǎn)還能夠抵抗高鹽濃度環(huán)境的脅迫，有效防止其他雜菌的污染，減少發(fā)酵工藝的風(fēng)險(xiǎn)，降低生產(chǎn)成本。

在食用添加劑生產(chǎn)上，嗜鹽菌體內(nèi)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(chǎn)某些化合物具有明顯優(yōu)勢，目前，利用嗜鹽菌生產(chǎn)胡蘿卜素和類胡蘿卜素已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。胡蘿卜素作為一類食品天然著色劑，無毒、營養(yǎng)且不褪色。同時(shí)，它也是維生素A的前體，在健康食品及化妝品生產(chǎn)中是一類重要的添加劑；其他工業(yè)生產(chǎn)上，表現(xiàn)在能產(chǎn)生非高鹽生長所必需的獨(dú)特化合物如細(xì)菌視紫紅質(zhì)等，并可應(yīng)用于高鹽環(huán)境中有機(jī)污染物降解或轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)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(qiáng)的鹽生植物，有望成為有益內(nèi)生菌的資源庫。但有關(guān)其內(nèi)生嗜鹽菌的研究相對較少?，F(xiàn)有開展研究中采用的多是常規(guī)分離培養(yǎng)法，結(jié)合菌落形態(tài)特征、16S rRNA序列系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)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(nèi)生菌資源進(jìn)行挖掘和深入研究。例如結(jié)合利用高通量測序的宏基因組學(xué)技術(shù)，無疑對保護(hù)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(huán)境微生物，還具有大量特殊功能基因及功能酶等產(chǎn)物，其產(chǎn)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(yīng)用開發(fā)價(jià)值。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.049

收稿日期：2015-11-26

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK2012669）；鹽城市科技局衛(wèi)生局重點(diǎn)項(xiàng)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(yīng)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