盐地碱蓬耐盐菌研究应用进展

李艳萍，卓微伟，王宁（盐城卫生职业技术学院，江苏盐城224006）

盐地碱蓬耐盐菌研究应用进展

李艳萍，卓微伟，王宁
（盐城卫生职业技术学院，江苏盐城224006）

摘要：盐地碱蓬耐盐菌作为一种植物内生极端微生物资源，具有许多其他生物所没有的生理特性，有重要研究和利用价值。综述现有研究发现的耐盐菌株种类，探讨碱蓬耐盐菌耐盐机制，介绍耐盐菌在食品工业等应用中的广泛用途，对嗜盐菌资源的深入研究和合理开发利用提供参考。

关键词：耐盐菌；盐地碱蓬；应用

嗜盐菌（Halophiles）是指主要生长在盐浓度高的环境条件下，比如盐碱土壤、盐湖、盐场以及腌食品等高盐环境的细菌、放线菌等微生物总称。根据它们对盐度需求和盐度耐受性的不同可将其分为非嗜盐菌、耐盐菌、弱嗜盐菌、中度嗜盐菌以及极端嗜盐菌5大类[1]。具体分类标准如下：非嗜盐菌最适生长NaCl盐浓度小于0.2 mol/L（1.17%NaCl）、耐盐菌最适生长NaCl盐浓度为0.2 mol/L～2.5 mol/L（1.17%～30.4% NaCl）、弱嗜盐菌最适生长NaCl盐浓度0.2 mol/L～0.5 mol/L（1.17%～2.93%NaCl）、中度嗜盐菌最适生长NaCl盐浓度0.5 mol/L～2.5 mol/L（2.93%～14.63% NaCl）、极端嗜盐菌最适生长NaCl盐浓度2.5 mol/L～5.2 mol/L（14.63%～30.4%NaCl）。

盐地碱蓬（Suaeda salsa L.）又名盐蓬、蓬子菜和盐蒿等，普遍生于盐土或盐渍化土壤、湖滨河岸和沿海地带，是典型的盐碱地指示植物。在江苏沿海滩涂一线，盐地碱蓬更是海岸淤滩上优势物种[1]。它是一种富含氨基酸、维生素、矿物质，可做食品、饲料等极好的野生植物资源。在盐渍条件下，碱蓬体内积累大量Na+和Cl-。盐地碱蓬内生境高盐，属于真盐生植物，叶内最高Na+浓度可达到3.3%[2]。碱蓬体内高盐微环境中的微生物在与其长期共同进化的过程中可能形成某些机制来缓解逆境对植物胁迫。SHIMON MAYAK等认为，与长期生长在逆境胁迫下的植物密切相关的细菌，可能已经适应了逆境，并且使宿主植物受益[3]。因此研究和合理开发利用该类环境中耐盐菌资源具有重要意义。

1　碱蓬耐盐菌种类多样性

中度嗜盐菌属极端微生物，具有许多其他生物所没有的生理特性，有重要研究和利用价值。崔晓春等[4]从碱蓬内分离得到中度嗜盐菌涉及Halomonadaceae科的Chromohalobacter属、Kushneria属、Halomonas属以及Bacillaceae科的Bacillus属，体现了较丰富的种属多样性，并分离出多株具有新分类地位的菌株ST305、ST306、ST307、B01、D02，大部分分离菌株与已知物种典型菌株之间的16S rRNA序列都有一定差异。这些结果揭示了盐地碱蓬内生中度嗜盐菌的稀有性及丰富多样性。

钮旭光等[5]研究也揭示碱蓬体内存在丰富的内生细菌资源，其内生细菌涉及芽孢杆菌属、不动杆菌属、假单胞菌属、黄单胞菌属、盐单胞菌属、泛菌属等。近年来国内还分离出多株兼具有生防或促生作用的碱蓬耐盐菌[6-8]，为该类环境中的嗜盐菌资源的研究和合理开发利用奠定了良好基础。

2　碱蓬耐盐菌多样耐盐机制

在盐渍条件下，碱蓬体内积累大量Na+和Cl－，造成了一个高盐微环境，这些微环境中的微生物在与碱蓬协同进化的过程中可能形成某些机制来提高宿主的抗逆性，这种由内生菌所带来的抗逆性与其天然生境密切相关[9]。

1）高浓度Na＋是嗜盐菌正常生长所依赖的，但Na＋浓度过高对微生物细胞有毒害作用，高效的Na＋/H＋逆向转运蛋白的存在，是其耐受高盐环境胁迫的应答中起到不可忽视的作用[10]。

2）在嗜盐微生物中存在一种依赖累积胞内高浓度K+/Cl－来维持渗透压平衡的机制，嗜盐菌以此来抵御高盐环境[11]。

3）在高盐压力下，嗜盐微生物会摄取、合成并积累亲和溶质如糖类、氨基酸、四氢嘧啶等，补偿了外界高渗透压条件下导致的内外部渗透压不均衡，在一定程度上缓解了高盐环境对细胞的胁迫，此外这类小分子相容性溶质在细胞内能够被迅速合成和降解，有利于耐盐菌克服高盐环境下的渗透压[10]。

4）酶的嗜盐性高盐离子浓度对于普通蛋白保持其活性状态是不利的，但是耐盐菌中的嗜盐酶需要在较高的盐浓度下才能保证其结构与活性的稳定，在低盐浓度中易失活变性[12]。

3　碱蓬耐盐菌的工业利用

食品发酵工业的应用方面，耐盐菌用途非常广泛。在具有一定盐浓度的发酵过程中，耐盐菌发挥重要作用，它们分泌的酶可催化产生一系列化合物使最终的发酵产物具有良好的口味和芳香。人们很久以前在一些传统的盐食品如酱油等发酵中，就懂得利用嗜盐菌来生产所需要的产品，并会利用嗜盐菌改善传统食品加工工艺，嗜盐球菌属物种，芽孢杆菌属物种等可用于一种高盐发酵条件下鱼露的制作[13]；此外，将中度嗜盐菌用于发酵生产还能够抵抗高盐浓度环境的胁迫，有效防止其他杂菌的污染，减少发酵工艺的风险，降低生产成本。

在食用添加剂生产上，嗜盐菌体内含有丰富胡萝卜素和类胡萝卜素，相比非嗜盐微生物，利用嗜盐微生物来生产某些化合物具有明显优势，目前，利用嗜盐菌生产胡萝卜素和类胡萝卜素已经成为现实。胡萝卜素作为一类食品天然着色剂，无毒、营养且不褪色。同时，它也是维生素A的前体，在健康食品及化妆品生产中是一类重要的添加剂；其他工业生产上，表现在能产生非高盐生长所必需的独特化合物如细菌视紫红质等，并可应用于高盐环境中有机污染物降解或转化，生产可替代能源等方面[14-15]。

4　展望

碱蓬作为一种新的野生植物资源，是一种生长于盐碱地和海滨沙滩的抗逆性极强的盐生植物，有望成为有益内生菌的资源库。但有关其内生嗜盐菌的研究相对较少。现有开展研究中采用的多是常规分离培养法，结合菌落形态特征、16S rRNA序列系统发育进行分类鉴定。筛选功能菌株所用方法比较繁杂，工作量大，在研究中需要找到更为有效而简便的方法来对碱蓬的内生菌资源进行挖掘和深入研究。例如结合利用高通量测序的宏基因组学技术，无疑对保护嗜盐菌生物多样性和挖掘功能基因，提供新的研究思路。碱蓬耐盐菌作为极端环境微生物，还具有大量特殊功能基因及功能酶等产物，其产生的功能酶在盐度变化较大的条件下仍能保持较高的催化活性[16]，具有重要应用开发价值。

参考文献：

[1]钱兵,顾克余,赫明陶,等.盐地碱蓬的生态生物学特性及栽培技术[J].中国野生植物资源,2000,19(6):62-63

[2]赵可夫,李法曾.中国盐生植物[M].北京:科学出版社,1980:60

[3]MAYAK S,TIROSH T,GLICK BR.Plant growth-promoting bacteria confer resisitance in tomato plants to salt stress[J].Plant Physiol Biochem,2004,42(6):565-572

[4]崔春晓,戴美学,夏志洁.盐地碱蓬内生中度嗜盐菌的分离与系统发育多样性分析[J]微生物学通报,2010,37(2):204-210

[5]钮旭光,韩梅,宋立超,等.翅碱蓬内生细菌鉴定及耐盐促生作用研究[J]沈阳农业大学学报,2011,42(6):698-702

[6]滕松山,刘艳萍,赵蕾.具ACC脱氨酶活性的碱蓬内生细菌的分离、鉴定及其生物学特性[J].微生物学报,2010,50(11):1503-1509

[7]郑音.辽宁碱蓬营养成分分析及有益内生菌筛选[D].大连:辽宁师范大学硕士学位论文,2011

[8] 刘诗扬.碱蓬内生细菌的分离鉴定及抑菌活性研究[D].沈阳:沈阳师范大学硕士学位论文,2011

[9]RODRIGUEZ RJ,HENSON J,VOLKNBURGH EV,et al.Stress tolerance in plants via habitat-adapted symbiosis[J].The ISME Journal,2008(2):404-416

[10]Ventosa A,Nieto JJ,Oren A.Biology of moderately halophilic aerobic bacteria[J].Microbiology and Molecular Biology Reviews,1998, 62(2):504-544

[11]Csonka LN,Hanson AD.Prokaryotic osmoregulation:geneticsand physiology[J].Annual Review of Microbiology,1991,45(1):569-606

[12]刘铁汉,周培瑾.嗜盐微生物[J].微生物学通报,1999,26(3):232

[13]Thongthai C,Suntinanalert P.Halophiles in Thai fish sauce(nampla),in General and applied aspects of halophilic microorganisms [M].US:Springer Press,1991:381-388

[14]Oren A.Industrial and environmental applications of halophilicmicroorganisms[J].EnvironmentalTechnology,2010,31(8/9):825-834

[15]Zhuang XL,Han Z,Bai ZH,et al.Progress in decontamination by halophilic microorganisms in saline wastewater and soil[J].Environmental Pollution,2010,158(5):1119-1126

[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

基金项目：江苏省自然科学基金项目（BK2012669）；盐城市科技局卫生局重点项目（YK2013049）

作者简介：李艳萍（1980—），女（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：微生物应用。

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