极端嗜盐菌筛选鉴定及诱导碳酸盐矿化研究

极端嗜盐菌筛选鉴定及诱导碳酸盐矿化研究

嗜盐菌是极端微生物中的重要类群，特殊的细胞结构和代谢机制使得嗜盐菌在高盐环境下生存，嗜盐菌菌体表面由于特定类型氨基酸组分含量的差异而存在大量负电荷，能够吸引水体中的金属盐离子(Na+离子等)围绕在菌体周围形，同时氨基酸能够调节溶质浓度，保护菌体免受盐浓度损害。嗜盐菌具有独特的生理学、生物化学和细胞学等特征，当前及未来在生物技术领域都具有重要价值，受到国内外学者广泛关注，陆续成为热点研究对象。

在汉斯出版社《微生物前沿》期刊中， 有学者发现微生物在地质过程中的作用，并将碳酸盐矿物的沉淀与微生物联系起来。近年来，微生物对碳酸盐矿物沉积的研究已成为生物矿化领域的热点。生物矿化是指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程。生物矿化产生的碳酸盐矿物，广泛地分布在海洋和湖泊环境中，是沉积环境中最常见也是最重要的矿物之一。

据报道，地球上的原始生命可能起源于高盐环境。一些研究人员还分析了大自然中的白云岩和灰岩，得出的结论是，形成这些碳酸盐岩的古地质环境是海洋。因此，对现代盐环境中微生物生存能力和适应性的研究将有助于深入了解地球早期生物圈的演化。在地球微生物学领域，筛选耐盐的嗜盐细菌以一定的盐浓度诱导碳酸盐矿物，有助于分析过去的微生物岩的形成机理。嗜盐菌生存环境和其自身的独特性，引起的生物矿化现象获得广泛关注。因为自然条件下难以直接形成的矿物——白云石，在高盐环境下相对更容易观察到，如夏威夷高盐土壤，加利福尼亚盐湖，迪拜撒布哈环境等。研究者认为除了盐浓度的作用外，嗜盐菌也可能参与了白云石的关键形成过程。目前对嗜盐菌微生物矿化的研究集中于在高盐浓度环境下诱导矿物的研究，实际上仍然无法确认嗜盐菌微生物矿化的机制。

本研究以盐场污泥为研究对象，采用高盐浓度培养基等培养方法，筛选出一株嗜盐菌，对其进行鉴定。并利用本株菌在25%盐度下诱导矿物，通过偏振光显微镜和XRD初步分析了该嗜盐菌在高盐度、不同镁钙比下对诱导碳酸盐矿物的影响。

1) 对获得的LMZ2菌株进行了较系统的分子鉴定和生理生化特征鉴定，结果表明，LMZ2菌株为一种嗜盐能力较强的以色列色盐杆菌。2) 利用以色列色盐杆菌LMZ2在25%盐浓度和不同镁钙比下诱导碳酸盐矿物成矿，镁钙比为0时只有方解石，镁钙比在3、5、7可以诱导出组合为单水方解石、富镁方解石和碳酸钙镁石等含镁碳酸盐矿物，镁钙比9时为单水方解石。镁离子进入矿物晶格结构，替换了部分钙离子，产生多种含镁碳酸盐矿物。3) 该研究表明极端嗜盐菌在高盐环境中和高镁因素叠加有力促进了含镁碳酸盐矿物和亚稳定碳酸盐矿物的生成，镁钙比较低时，生物因素对成矿影响较小，实验组和对照组矿物种类一样；随镁钙比中逐渐升高，实验组和对照组矿物的晶胞结构开始有明显差异；镁钙达到比较高时，实验组和对照组矿物结晶程度差异较明显。当有镁离子存在的情况下，嗜盐菌诱导的矿物晶粒和结晶度更好，嗜盐菌能有效提高矿物结晶度。

文章链接：https://doi.org/10.12677/AMB.2021.101008