張怡洋 劉陽 阮迪 張璐 劉光琇 陳拓 張威 薛林貴 章高森

摘要：為了解新疆艾丁湖地區(qū)中可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的多樣性及抗輻射相關特征，以去除鹽組分的R2A為基礎培養(yǎng)基，在NaCl濃度為50～300 g/L范圍內對艾丁湖地區(qū)湖邊灘涂沉積物和湖周鹽堿地中可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌進行分離。結果表明，經(jīng)16S rRNA序列測定和系統(tǒng)進化分析，共得到80株好氧嗜鹽細菌。湖周鹽堿地的可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌數(shù)量顯著高于湖邊灘涂沉積物，物種豐富度也顯著高于湖邊灘涂沉積物；其中，中度嗜鹽菌不僅數(shù)量多且多樣性豐富。分離所得的好氧嗜鹽細菌隸屬于厚壁菌門、放線菌門和變形菌門的22個屬；其中，厚壁菌門（70.00%）是優(yōu)勢菌門，Bacillus（45.00%）是優(yōu)勢菌屬。此外，還分離得到19株高度嗜鹽的潛在新種。分離所得的80株可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌中有34株在100 J/m2的UVC輻照后存活率（SR）大于10%，屬于Bacillus的嗜鹽-抗輻射細菌占25.00%；分離自100 g/L NaCl的Streptomyces sp. ALP-8和Streptomyces sp. ASS-29的抗輻射能力最強，SR分別為67.23%和65.73%；極端嗜鹽細菌Staphylococcus sp. ASS-5（分離自300 g/L NaCl）、Sediminibacillus sp. ALP-17（分離自250 g/L NaCl）和Kocuria sp. ASS-27（分離自250 g/L NaCl）的SR也在50%以上。

關鍵詞：可培養(yǎng)細菌；嗜鹽細菌；多樣性；抗輻射；艾丁湖

中圖分類號：Q939.9? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）06-0044-09

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.007 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

The preliminary study of the diversity and radiation-resistant characteristics of culturable aerobic halophilic bacteria in the Aiding Lake

ZHANG Yi-yang1，2，3， LIU Yang2，4，5， RUAN Di2，6， ZHANG Lu2，3，5， LIU Guang-xiu2，3，

CHEN Tuo2，4，5， ZHANG Wei2，3， XUE Lin-gui1，2， ZHANG Gao-sen 2，3

（1.School of Biological and Pharmaceutical Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou? 730070， China； 2.Gansu Key Laboratory of Extreme Environmental Microbial Resources and Engineering， Lanzhou? 730000， China； 3. Northwest Institute of Eco-Environment and Resources/Key Laboratory of Desert and Desertification，Chinese Academy of Sciences， Lanzhou? 730000， China； 4.Northwest Institute of Eco-Environment and Resources/State Key Laboratory of Cryospheric Science，Chinese Academy of Sciences， Lanzhou? 730000， China； 5.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing? 100049， China； 6.College of Geography and Environmental Science， Northwest Normal University， Lanzhou? 730070， China）

Abstract：In order to reveal the diversity and radiation-resistant related characteristics of the culturable aerobic halophilic bacteria in Aiding Lake of Xinjiang， R2A with the salt fraction removed was used as the basal medium to isolate aerobic halophilic bacteria in the mudflat sediment and saline land around the Aiding Lake area in the range of 50～300 g/L NaCl concentration. The results showed that 80 strains of aerobic halophilic bacteria were obtained by 16S rRNA sequence and phylogenetic analysis. The number of culturable aerobic halophilic bacteria and the species richness in the saline land around the lake were significantly higher than those in the mudflat sediment. Among them， moderate halophilic bacteria were not only more abundant but also rich in diversity. The isolated aerobic halophilic bacteria belonged to 22 genera of the phyla Firmicutes， Actinobacteria and Proteobacteria. Among them， the Firmicutes （70.00%） was the dominant phylum and the Bacillus （45.00%） was the dominant genus. In addition， 19 potential new species with high salinity were isolated. 34 strains from the isolated 80 aerobic halophilic bacteria had a survival rate （SR） of more than 10% after UVC irradiation at 100 J/m2， and 25.00% of the halophilic radiation-resistant bacteria were Bacillus. Streptomyces sp. ALP-8 and Streptomyces sp. ASS-29 isolated from 100 g/L salt concentration were the most radiation-resistant， and SR was 67.23% and 65.73% respectively. The SR of extreme halophilic bacteria Staphylococcus sp. ASS-5（isolated from 300 g/L NaCl）， Sediminibacillus sp. ALP-17 （isolated from 250 g/L NaCl） and Kocuria sp. ASS-27 （isolated from 250 g/L NaCl） was all above 50%.

Key words： culturable bacteria； halophilic bacteria； diversity； radiation-resistant； Aiding Lake

嗜鹽菌是一類在高鹽環(huán)境中生長繁殖的極端微生物，擁有獨特的生存機制和多樣的代謝產(chǎn)物［1］。根據(jù)其對鹽的需求和生長模式分為中度嗜鹽菌和極端嗜鹽菌，中度嗜鹽菌能夠在5%～20%的NaCl下生長，極端嗜鹽菌能夠在20%～30%的NaCl下生長。許多嗜鹽菌可以在很寬的鹽濃度范圍內生長，取決于環(huán)境和營養(yǎng)因素的影響［2，3］。嗜鹽菌能夠耐受高鹽濃度的主要原因是其擁有特殊的適應性機制，可以在高鹽環(huán)境中生存和繁殖，這些生存機制使其在制藥、藥物輸送、農業(yè)、鹽廢水處理、可生物降解塑料生產(chǎn)、生物燃料生產(chǎn)等領域都具有一定的應用價值［4-7］。

嗜鹽菌廣泛存在于細菌和古菌中，已報道的嗜鹽菌主要分布于各種高鹽環(huán)境（海水、鹽湖、鹽沼、鹽田、鹽堿地等）［8］。極端嗜鹽菌大多是古菌，Tindall等［9］于1984年從東非索達湖中分離出了第一株嗜鹽古菌，Zheng等［10］從西藏的鹽堿地中分離出6株極端嗜鹽古菌。中度嗜鹽菌中細菌占比較大，如Sediminibacillus dalangtanensis分離自鹽湖沉積物［11］，Gracilibacillus salitolerans分離自鹽堿地［12］，Microbulbifer salipaludis分離自鹽沼［13］。中度嗜鹽菌可用于降解工業(yè)殘留污染物或有毒化學品［14］。極端嗜鹽菌具有產(chǎn)生水解酶如淀粉酶和脂肪酶的能力，在皮革工業(yè)和食品保鮮等領域具有潛在的應用價值［15］。

艾丁湖位于新疆吐魯番盆地的最低點，海拔低至-153.4 m［16］，屬于典型的大陸性暖溫帶干旱沙漠氣候，降水稀少，蒸發(fā)強烈［17］，是中國西北地區(qū)著名的高鹽湖泊，其湖水含鹽量高達300～350 g/L，礦化度最高可達20%，是嗜鹽微生物生長的理想環(huán)境［18］。由于艾丁湖地處高原干旱區(qū)，因此太陽輻射非常強烈，分布其中的嗜鹽菌除了應對高鹽度挑戰(zhàn)外，還存在高度暴露于太陽紫外線輻射的挑戰(zhàn)，艾丁湖及其周邊地區(qū)太陽年輻射量達5 940～6 120 MJ/m2［19］。研究者們對艾丁湖微生物的研究主要集中在嗜鹽細菌多樣性、抗菌活性［20］、苯酚降解特性［21］、纖維素酶活性［22，23］等方面，尚未見關于艾丁湖地區(qū)嗜鹽-抗輻射細菌的報道。本研究在對新疆艾丁湖的湖邊灘涂沉積物和湖周鹽堿地可培養(yǎng)嗜鹽細菌分離及多樣性研究的基礎上，對分離所得的嗜鹽細菌進行抗輻射能力篩選，并研究其抗輻射特征和耐鹽能力之間的聯(lián)系。對艾丁湖嗜鹽細菌多樣性和抗輻射特性的研究不僅有助于深入了解高鹽、強輻射環(huán)境下微生物的適應機制，還可以為相關抗逆領域的應用開發(fā)和抗逆耦聯(lián)機制的研究提供重要的科學依據(jù)和資源。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品于2022年6月采集自新疆艾丁湖（89°26′E，42°67′N）的湖邊灘涂沉積物（ASS）和湖周鹽堿地（ALP）2個樣點，分別取表層5～10 cm的湖邊灘涂沉積物和湖周鹽堿土樣品，每個樣點均采集3份平行樣品，將采集的樣品裝于無菌離心管中，于4 ℃低溫保存，運至實驗室后保存于-20 ℃環(huán)境下以供后續(xù)菌株分離。

1.2 好氧嗜鹽細菌分離培養(yǎng)

培養(yǎng)基選擇：以去除鹽組分的R2A瓊脂培養(yǎng)基（R2A，DSMZ No. 830）為基礎培養(yǎng)基，配制成NaCl濃度為50、100、150、200、250、300 g/L的鹽基培養(yǎng)基，以此培養(yǎng)基作為篩選好氧嗜鹽細菌的功能培養(yǎng)基。菌株培養(yǎng)分離的主要步驟如下：稱取5 g沉積物或鹽堿土樣品于含有10～20顆無菌小玻璃珠的100 mL錐形瓶中；加入45 mL 9 g/L的無菌生理鹽水；30 ℃、200 r/min振蕩培養(yǎng)30 min后，取上清梯度稀釋至10-2、10-3、10-4后吸取100 μL菌懸液均勻涂布于不同鹽度的R2A培養(yǎng)基；30 ℃恒溫培養(yǎng)2周左右，記錄菌落生長情況，根據(jù)菌落的形態(tài)特征進行純化，將純化的菌株用20%的甘油（V/V）保存在-80 ℃冰箱中，以供后續(xù)試驗使用。以上所有培養(yǎng)試驗均設置3個平行。

1.3 基于16S rRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育分析

分離得到的好氧嗜鹽細菌DNA使用DNA提取試劑盒（Omega，美國）提??；使用16S rRNA基因序列通用引物（Forward 27F：5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′；Reverse 1492R：5′-GGTTACCTTGTT? ACGACITT-3′）對每株可培養(yǎng)細菌進行PCR擴增。PCR反應體系（25 μL）：1.0 μL通用引物（0.5 μL 27F + 0.5 μL 1492R），12.5 μL Taq DNA聚合酶，10.5 μL去離子水，1.0 μL單菌落DNA。PCR擴增條件：94 ℃預變性5 min；94 ℃變性1 min，55 ℃退火45 s，72 ℃延伸90 s，循環(huán)30次；72 ℃延伸10 min。擴增得到的PCR產(chǎn)物由北京擎科生物科技股份有限公司西安分公司完成16S rRNA基因序列的測定，獲得的16S rRNA基因序列在NCBI GenBank保藏獲得可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的16S rRNA基因序列保藏編號。利用EZBioCloud在線服務器（http：//www.ezbiocloud.net）［24］，選取與分離菌株具有較高相似性的16S rRNA作為參比菌株，利用MEGA11.0［25］中的鄰近法［26］構建系統(tǒng)發(fā)育樹。

1.4 好氧嗜鹽細菌的抗UVC能力評估

以OD600 nm=1的菌懸液作為試驗樣品，將細菌懸液逐級稀釋至濃度為10-3、10-4、10-5，各取100 μL均勻涂布于R2A瓊脂平板上，然后放入紫外燈箱進行UVC輻照處理，劑量為100 J/m2。以大腸桿菌（Escherichia coli）為陰性對照，耐輻射奇異球菌（Deinococcus radiodurans）為陽性對照，設置3組平行試驗。將平板放置于30 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)7～14 d后，計算其存活率（Survival rates， SR），計算式如下。

SR = [NrN0] （1）

式中，Nr為輻照后菌落個數(shù)；N0為輻照前菌落個數(shù)［27］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用CLUSTAL X軟件進行16S rRNA基因序列比對［28］，系統(tǒng)發(fā)育樹由MEGA11.0軟件繪制；其余統(tǒng)計分析與圖的繪制由SPSS 24.0和Origin 2023b version軟件完成。

2 結果與分析

2.1 可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的分離與類群分析

使用添加50、100、150、200、250、300 g/L NaCl的R2A鹽基培養(yǎng)基進行好氧嗜鹽細菌的分離篩選。對不同濃度NaCl培養(yǎng)基上可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的數(shù)量進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，ASS和ALP兩個樣地培養(yǎng)的好氧嗜鹽細菌數(shù)量隨著培養(yǎng)基中NaCl濃度的增加逐漸減少，具體表現(xiàn)為50 g/L>100 g/L>150 g/L>200 g/L>250 g/L>300 g/L（圖1）。當NaCl濃度為50～200 g/L時（圖1），ALP的可培養(yǎng)細菌數(shù)量均顯著大于ASS（P<0.05），但隨著NaCl濃度的升高，ASS可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的數(shù)量顯著高于ALP（P<0.05）；NaCl濃度為250 g/L和300 g/L時，ASS的可培養(yǎng)嗜鹽細菌數(shù)量分別為1.63×104 CFUs/g和0.82×104 CFUs/g，ALP在? ?NaCl濃度為300 g/L的基礎培養(yǎng)基上未分離得到菌株。綜上可知，艾丁湖湖邊灘涂沉積物和湖周鹽堿地都是嗜鹽細菌的良好生態(tài)棲息地；相較于湖周鹽堿地，湖邊灘涂沉積物中分離得到的嗜鹽細菌對鹽濃度具有更強的耐受能力。

基于ASS和ALP分離得到的所有嗜鹽細菌菌株形態(tài)、顏色等特征的不同，用平板劃線法對不同的菌落進行純化，共獲得132株好氧嗜鹽細菌（表1）。50～300 g/L NaCl分別分離得到48株（36.36%）、37株（28.03%）、29株（21.97%）、11株（8.33%）、5株（3.79%）、2株（1.52%）菌株，根據(jù)16S rRNA基因序列采用EZBioCloud（http：//www.ezbiocloud.net）對132株菌株進行物種鑒定。類群分析表明，在屬水平上，50 g/L NaCl分離得到的類群最多，共有18個屬，分別為Bacillus（芽孢桿菌屬）、Citrobacter（檸檬酸桿菌屬）、Mesobacillus、Microbacterium（微桿菌屬）、Neobacillus、Okibacterium、Paenibacillus（類芽孢桿菌屬）、Planococcus（游動球菌屬）、Pseudomonas（假單胞菌屬）、Psychrobacter（嗜冷桿菌屬）、Streptomyces（鏈霉菌屬）、Blastococcus、Metabacillus（副芽孢桿菌屬）、Pseudarthrobacter（類節(jié)桿菌屬）、Pseudochrobactrum（假蒼白桿菌屬）、Rossellomorea、Kocuria（考克氏菌屬）、Nocardiopsis（擬諾卡氏菌屬），其中Paenibacillus的菌株數(shù)量最多。100 g/L NaCl分離得到的類群有14個屬，分別為Bacillus、Paenibacillus、Planococcus、Pseudomonas、Psychrobacter、Streptomyces、Blastococcus、Metabacillus、Pseudarthrobacter、Pseudochrobactrum、Rossellomorea、Halomonas、Kocuria、Nocardiopsis。150 g/L NaCl分離得到的類群有7個屬，分別為Bacillus、Planococcus、Metabacillus、Halomonas、Kocuria、Nocardiopsis、Sutcliffiella。200 g/L NaCl分離得到的類群有3個屬，分別為Bacillus、Kocuria、Sutcliffiella。100、150、200 g/L NaCl分離得到的嗜鹽細菌中，均為Bacillus的細菌數(shù)量最多。250 g/L NaCl分離得到的類群有2個屬，分別為Kocuria、Sediminibacillus（沉積物芽孢桿菌屬）。300 g/L NaCl分離得到的類群只有1個屬，為Staphylococcus（葡萄球菌屬）。

通過比較分析發(fā)現(xiàn)，Kocuria的菌株能夠生存的鹽濃度范圍較廣，能夠耐受50～250 g/L的NaCl；其次是Bacillus的菌株，能夠耐受50～200 g/L的NaCl；Planococcus和Metabacillus均可在50～150 g/L的NaCl下生長。Halomonas在較低鹽濃度下未分離得到，卻可以耐受100～150 g/L NaCl；同樣，Sutcliffiella菌株在50～100 g/L NaCl下未分離得到，卻能夠在150～200 g/L NaCl下生長。Sediminibacillus和Staphylococcus分別僅在250 g/L和300 g/L NaCl的條件下分離得到（表1）。以上結果表明，不同鹽濃度所分離菌株的數(shù)量和類群均有不同，能耐高鹽濃度的極端嗜鹽細菌在數(shù)量和類群上相對較少，而50、100、150 g/L NaCl分離得到的中度嗜鹽細菌在屬水平上的物種豐富度較高。此外，高鹽環(huán)境中不同系統(tǒng)發(fā)育水平的可培養(yǎng)細菌對不同鹽濃度的耐受能力不同，生長適應性也不同。

2.2 可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的多樣性和系統(tǒng)發(fā)育分析

對ASS和ALP的可培養(yǎng)細菌的菌落數(shù)量進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，ALP的可培養(yǎng)數(shù)量（2.62×105 CFUs/g）顯著高于ASS（1.81×105 CFUs/g）（P<0.05，圖2）?；?6S rRNA基因測序結果，以16S rRNA基因序列相似度100%為相同菌株的標準，去除132株嗜鹽細菌中的重復菌株后，最終得到80個系統(tǒng)發(fā)育型（Genotype），16S rRNA基因序列結果保藏到NCBI GenBank。采用EZBioCloud進行序列比對后進行系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，80個系統(tǒng)發(fā)育型分屬于厚壁菌門（Firmicutes）、放線菌門（Actinobacteria）和變形菌門（Proteobacteria）。其中，厚壁菌門是優(yōu)勢菌門，占總分離菌株的70.00%，放線菌門次之，占總分離菌株的16.25%，變形菌門僅占總分離菌株的13.75%（圖2）。

圖3為用鄰近法構建的系統(tǒng)發(fā)育樹，分析表明，厚壁菌門分離到的56株好氧嗜鹽細菌分屬于Bacillus、Paenibacillus、Planococcus、Metabacillus、Sutcliffiella、Mesobacillus、Neobacillus、Rossellomorea、Sediminibacillus和Staphylococcus共10個屬，Bacillus是其中的優(yōu)勢菌屬。變形菌門的13個系統(tǒng)發(fā)育型分屬于Kocuria、Streptomyces、Blastococcus、Microbacterium、Nocardiopsis、Okibacterium和Pseudarthrobacter共7個屬，Kocuria和Streptomyces是其中的優(yōu)勢菌屬。變形菌門包括11株嗜鹽細菌，分屬于Pseudomonas、Pseudochrobactrum、Psychrobacter、Citrobacter和Halomonas共5個屬，Pseudomonas是其中的優(yōu)勢菌屬。艾丁湖中可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌的多樣性豐富，是蘊藏嗜鹽細菌的天然優(yōu)質菌種資源庫，Bacillus的嗜鹽細菌最多，占分離菌株的45.00%。

2.3 潛在新型好氧嗜鹽細菌分析

通過16S rRNA基因序列比對和系統(tǒng)發(fā)育分析，發(fā)現(xiàn)有19株可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌為潛在新種，與其最相似模式菌株的16S rRNA基因序列相似度低于原核生物的物種劃分閾值（98.65%）［29］（圖3）。所有潛在新種在ASS中的數(shù)量明顯高于ALP；ASS發(fā)現(xiàn)潛在新種13株，ALP僅有6株（圖4）。其中，ASS發(fā)現(xiàn)的潛在新種分屬于Bacillus、Halomonas、Nocardiopsis、Paenibacillus、Pseudochrobactrum、Rossellomorea、Staphylococcus和Streptomyces共8個屬；ALP發(fā)現(xiàn)的潛在新種分屬于4個屬，分別為Bacillus、Neobacillus、Planococcus、Sutcliffiella。潛在新種的系統(tǒng)發(fā)育分析表明，Bacillus和Paenibacillus的潛在新種較多；Sutcliffiella和Bacillus的潛在新種對200 g/L的極端高鹽濃度具有良好的耐受性。綜上，艾丁湖湖邊灘涂和湖周鹽堿地均發(fā)現(xiàn)大量對高鹽濃度有抗性的潛在新種，是發(fā)掘新型嗜鹽細菌資源的有利環(huán)境。

2.4 好氧嗜鹽細菌的抗輻射與耐鹽能力相關性分析

將分離得到的80株好氧嗜鹽細菌進行輻射強度為100 J/m2的UVC輻照并以其存活率評估菌株的抗輻射能力。結果表明，陰性對照大腸桿菌（Escherichia coli）在輻射強度為100 J/m2 UVC輻照下的SR為0，陽性對照耐輻射奇異球菌（Deinococcus radiodurans）的SR為67.10%，UVC輻照后SR在10%以上的菌株有34株（圖5）。SR在10%以上的菌株與其分離鹽度的分析結果表明（圖5），抗輻射能力最強的2株菌分離自含100 g/L NaCl的培養(yǎng)基，分別為Streptomyces sp. ASS-29和Streptomyces sp. ALP-8，在輻射強度為100 J/m2的UVC輻照下SR分別為65.73%和67.23%；其次是菌株Staphylococcus sp. ASS-5、Sediminibacillus sp. ALP-17和Kocuria sp. ASS-27，SR均高于50%，其中Staphylococcus sp. ASS-5分離自300 g/L NaCl，Sediminibacillus sp. ALP-17和Kocuria sp. ASS-27分離自250 g/L NaCl。SR在40%～50%的菌株均分離自200 g/L NaCl。SR在30%～40%的菌株均分離自100～150 g/L的NaCl。SR在20%～30%的菌株，除了Streptomyces sp. ASS-3分離自50 g/L NaCl，SR為22.36%，其余均分離自100 g/L NaCl。SR在10%～20%的菌株均分離自50 g/L NaCl的R2A鹽基培養(yǎng)基上。以上結果表明，常年受到強太陽輻照的鹽湖艾丁湖分離得到的嗜鹽細菌均具有較強的抗輻射能力，強抗輻射能力的菌株大多分離自高鹽濃度的培養(yǎng)基，并且嗜鹽細菌的抗輻射能力與鹽耐受濃度有關，與其系統(tǒng)發(fā)育地位也有緊密的聯(lián)系。

3 討論

本研究對新疆艾丁湖的湖邊灘涂沉積物和湖周鹽堿地的好氧嗜鹽細菌進行分離篩選，使用含有50、100、150、200、250、300 g/L NaCl的R2A鹽基培養(yǎng)基對其好氧嗜鹽細菌的多樣性進行分析；此外，對分離出的所有可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌進行抗輻射能力篩選，并研究其抗輻射和耐鹽能力之間的相關性。研究發(fā)現(xiàn)，湖周鹽堿地的可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌數(shù)量顯著高于湖邊灘涂沉積物。不同鹽濃度所分離菌株的數(shù)量和系統(tǒng)發(fā)育型均有不同。隨著培養(yǎng)鹽濃度的增加，好氧嗜鹽細菌多樣性和數(shù)量顯著降低，極端嗜鹽細菌的數(shù)量和系統(tǒng)發(fā)育型相對較少，中度嗜鹽細菌不僅數(shù)量多且多樣性豐富。在高鹽濃度下（250、300 g/L NaCl），湖周鹽堿地可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌數(shù)量顯著低于湖邊灘涂沉積物，湖周鹽堿地在NaCl濃度為300 g/L的培養(yǎng)基上未分離得到菌株，以上結果表明湖邊灘涂沉積物中的好氧嗜鹽細菌具有更強的鹽耐受能力。這可能是因為極端嗜鹽細菌的生長不僅需要相對較高的Na+，而且其中大多數(shù)細菌的生長需要Mg2+等其他鹽基陽離子的參與，而輕度嗜鹽細菌的生長通常不依賴于Na+以外的其他鹽基陽離子［30，31］。此外，湖邊灘涂和湖周鹽堿地環(huán)境的異質性也是影響嗜鹽細菌生存的關鍵因素［32，33］。

根據(jù)16S rRNA基因測序比對結果，分離得到的好氧嗜鹽細菌隸屬于厚壁菌門、放線菌門和變形菌門，其中厚壁菌門（70.00%）是優(yōu)勢菌門，這與其他干旱高鹽環(huán)境中的研究結果相似［34，35］。這可能是因為厚壁菌門大多為革蘭氏陽性菌，且在干旱的沙漠環(huán)境中也存在大量的厚壁菌門的細菌，其厚的細胞壁能夠耐受極強的膜滲透壓變化，高鹽濃度脅迫下能夠進行良好的滲透來保護膜內免受滲透脅迫的影響，保證細胞的正常生命活性［27，36］。此外，厚壁菌門嗜鹽細菌分泌的獨特堿性蛋白、促進植物生長的次級代謝產(chǎn)物和獨特的耐鹽脅迫基因參與的代謝通路也能夠保護其免受高鹽濃度脅迫［37-39］。其中，Bacillus的嗜鹽細菌最多，占全部分離菌株的45.00%，表明高鹽堿環(huán)境是Bacillus spp.能夠良好適應并生存的生態(tài)位［40］；例如，Bagheri等［41］從伊朗高鹽湖的鹽泥中分離得到中度嗜鹽菌Bacillus iranensis，Chen等［42］從海膽中分離得到中度嗜鹽菌Bacillus hemicentroti，Menes等［43］從馬加迪湖的沉積物中分離得到嗜鹽堿菌Bacillus natronophilus，Lei等［44］從新疆沙車縣的鹽堿土中分離得到中度嗜鹽菌Bacillus shacheensis等。

研究表明，沙漠中強抗輻射能力的菌株以厚壁菌門中的Bacillus為主［45，46］。劉陽等［47］發(fā)現(xiàn)沙漠中抗輻射能力較強的菌株均來自放線菌門。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)100 J/m2的UVC輻照后存活率在10%以上的菌株有34株（占比為42.50%），Bacillus的細菌占比最高，達25.00%，抗輻射能力最強的2株菌分離自含100 g/L NaCl的培養(yǎng)基，分別為Streptomyces sp. ALP-8和Streptomyces sp. ASS-29，均為放線菌門，這與之前的研究相似［27］。分離自300 g/L NaCl的菌株Staphylococcus sp. ASS-5 UVC輻照后存活率為55.61%；分離自250 g/L NaCl的菌株Sediminibacillus sp. ALP-17和Kocuria sp. ASS-27在100 J/m2的UVC輻照后的存活率均在50%以上，分別為54.64%和52.18%。綜上，分離自高鹽濃度的細菌均具有強的抗輻射能力，說明好氧嗜鹽細菌的抗輻射能力與其耐鹽能力有一定相關性。這可能與極端環(huán)境的生境特點有關，生存在極端環(huán)境的微生物一般都能夠進化出多元的抗逆特性，例如Georgiou等［48］認為沙漠中大多數(shù)抗輻射細菌的輻射耐受性與其抗干旱和抗氧化能力相關；此外也有研究表明干旱、低碳且高鹽的環(huán)境中嗜鹽厚壁菌門的細菌表現(xiàn)出較豐富的多樣性，干旱和高鹽環(huán)境共同提供了嗜鹽細菌的優(yōu)勢生態(tài)位［49］。極端環(huán)境的異質性或許是驅動抗逆細菌進化出獨特多元抗逆通路的關鍵因素［48］。另外，厚壁菌門和放線菌門的嗜鹽-抗輻射細菌可以形成孢子進入保護性休眠，保護細胞免受高鹽和輻照脅迫［49，50］；由于細胞壁的屏蔽作用，革蘭氏陽性菌中UV誘導的DNA損傷程度低于革蘭氏陰性菌，厚細胞壁的存在同樣也可以保護細胞免受高鹽脅迫［51］。不僅如此，嗜鹽桿菌產(chǎn)生的類胡羅卜素不僅對紫外線具有良好的吸收作用，也能夠在光催化下保護細胞，抵抗鹽脅迫［52］；中度和極端嗜鹽桿菌和球菌中多胺類物質（如putrescine、permidine和cadaverine）可以在光效應下提高細胞攝入的高濃度鹽調節(jié)通道的效率，從而盡可能減少高鹽脅迫對細胞內部的損傷［53］；嗜鹽菌對紫外暴露和高鹽導致的滲透脅迫損傷后強大的修復系統(tǒng)也是嗜鹽-抗輻射細菌抗逆能力的體現(xiàn)［54］。

4 小結

新疆艾丁湖地區(qū)湖周鹽堿地的可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌數(shù)量顯著高于湖邊灘涂沉積物，分別為2.62×105 CFUs/g和1.81×105 CFUs/g?；?6S rRNA基因序列比對和系統(tǒng)發(fā)育分析得到的80株可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌隸屬于厚壁菌門、放線菌門和變形菌門，其中厚壁菌門（相對占比70.00%）是優(yōu)勢菌門；屬水平上，分離得到22個屬，其中Bacillus（相對占比45.00%）是優(yōu)勢菌屬。在高鹽濃度的培養(yǎng)基中分離得到19株潛在新種，其中Bacillus分離得到的潛在新種最多。此外，分離得到的80株可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌有34株細菌的D10（存活率大于10%的輻照劑量）大于100 J/m2 UVC 輻照。研究發(fā)現(xiàn)，分離自高鹽濃度培養(yǎng)基的嗜鹽細菌具有強抗輻射能力，分離自300 g/L NaCl隸屬厚壁菌門的Staphylococcus sp. ASS-5（存活率為 55.61%）以及分離自250 g/L NaCl隸屬厚壁菌門的Sediminibacillus sp. ALP-17（存活率為54.64%）和放線菌門的Kocuria sp. ASS-27（存活率為52.18%）在輻射強度為100 J/m2 UVC輻照下的存活率均在50%以上。

綜上所述，艾丁湖地區(qū)的可培養(yǎng)好氧嗜鹽細菌多樣性高，并且均具有強的抗輻射能力，說明該研究區(qū)域蘊藏著大量嗜鹽-抗輻射細菌極端微生物資源，為鹽耐受-抗輻射相關的耦聯(lián)抗逆機制研究提供了菌株資源，同時也對深入研究細菌在高鹽、強輻射環(huán)境中的適應機制奠定了一定的理論基礎。

致謝：感謝云南大學吳明輝博士和青海大學李娟博士對此次艾丁湖科考采樣的幫助與支持。

參考文獻：

［1］ EDBEIB M F， WAHAB R A， HUYOP F， et al. Halophiles： Biology， adaptation， and their role in decontamination of hypersaline environments［J］. World journal of microbiology & biotechnology， 2016， 32（8）： 135.

［2］ DAS S， LYLA P S， KHAN S A. Marine microbial diversity and ecology： Importance and future perspectives［J］. Current science association， 2006， 90（10）： 1325-1335.

［3］ ATLAS R， BYNUM W， COOPER D， et al. Encyclopaedia of life sciences［M］. London：Nature publishing group， 2001.

［4］ DUTTA B， BANDOPADHYAY R. Biotechnological potentials of halophilic microorganisms and their impact on mankind［J］. Beni Suef Univ J Basic Appl Sci， 2022， 11（1）： 75.

［5］ BRUIJN F D. Use of repetitive （repetitive extragenic palindromic and enterobacterial repetitive intergeneric consensus） sequences and the polymerase chain reaction to fingerprint the genomes of Rhizobium meliloti isolates and other soil bacteria［J］. Applenvironmicrobiol， 1992， 58（7）： 2180-2187.

［6］ GHASEMI Y， RASOUL-AMINI S， KAZEMI A， et al. Isolation and characterization of some moderately halophilic bacteria with lipase activity［J］. Mikrobiologiia， 2010， 80（4）： 477-481.

［7］ GHASEMI Y， RSOUL-AMINI S， EBRAHIMINEZHAD A， et al. Screening and isolation of extracellular protease producing bacteria from the Maharloo salt lake［J］. Iranian journal of pharmaceutical sciences， 2011， 7（3）： 175-180.

［8］ VENTOSA A， MáRQUEZ M C， GARABITO M J， et al. Moderately halophilic gram-positive bacterial diversity in hypersaline environments［J］. Extremophiles， 1998， 2（3）： 297-304.

［9］ TINDALL B J， ROSS H N M， GRANT W D. Natronobacterium gen. nov. and Natronococcus gen. nov.， two new genera of haloalkaliphilic archaebacteria ［J］. Systematic and applied microbiology， 1984， 5（1）： 41-57.

［10］ ZHENG X W， WU Z P， SUN Y P， et al. Halorussus vallis sp. nov.， Halorussus aquaticus sp. nov.， Halorussus gelatinilyticus sp. nov.， Halorussus limi sp. nov.， Halorussus salilacus sp. nov.， Halorussus salinisoli sp. nov.： Six extremely halophilic archaea isolated from solar saltern， salt lake and saline soil［J］. Extremophiles， 2022， 26（3）： 32.

［11］ HUANG T， LAI Q， XIAO L， et al. Sediminibacillus dalangtanensis sp. nov.， a moderate halophile isolated from hypersaline sediments of the Qaidam Basin in Northwest China［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2022， 71（8）： 1137-1140.

［12］ GAN L， LI X， CHEN J， et al. Gracilibacillus salitolerans sp. nov.， a moderate halophile isolated from saline soil in Northwest China［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2020， 70（6）： 3701-3710.

［13］ YOON J H，KIM I G，SHIN D Y，et al. Microbulbifer salipaludis sp. nov.， a moderate halophile isolated from a Korean salt marsh［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2003， 53（Pt1）： 53-57.

［14］ DAOUD L，ALI M B. Halophilic microorganisms： Interesting group of extremophiles with important applications in biotechnology and environment［A］. SALWAN R，SHARMA V. Physiological and biotechnological aspects of extremophiles［M］. Pittsburgh：Academic press， 2020.51-64.

［15］ VENTOSA A. Unusual micro-organisms from unusual habitats： Hypersaline environments［J］. Society for general microbiology symposia， 2006， 66： 223-254..

［16］ 王亞俊， 吳素芬.新疆吐魯番盆地艾丁湖的環(huán)境變化［J］.冰川凍土， 2003， 25（2）： 229-231.

［17］ 劉 亮，任世昌， 薛 挺， 等.基于Shannon-Wiener指數(shù)的艾丁湖流域植被分布及物種多樣性研究［J］.地下水，2020，42（4）：120-123.

［18］ 鄭喜玉， 張明剛， 徐 昶， 等.中國鹽湖志［M］.北京：科學出版社， 2002.

［19］ 胡小韋.太陽輻射氣象站實測數(shù)據(jù)與NASA數(shù)據(jù)對比分析——以吐魯番地區(qū)光資源為例［J］.西北水電， 2016（3）： 75-78.

［20］ 夏占峰， 關統(tǒng)偉， 阮繼生， 等.艾丁湖沉積物放線菌多樣性［J］.微生物學報， 2011， 51（8）： 1023-1031.

［21］ 王 蕓， 倪 萍， 蔣剛強， 等.新疆艾丁湖中度嗜鹽苯酚降解菌多樣性研究［J］.微生物學雜志， 2018， 38（4）： 24-30.

［22］ 蔡 曼， 胡松楠， 職曉陽， 等.新疆艾丁湖嗜鹽放線菌纖維素酶特性初探［J］.云南大學學報（自然科學版）， 2007， 29（S1）： 420-423.

［23］ 歐爾比特， 徐曉晶.艾丁湖極端嗜堿菌堿性纖維素酶的初步研究［J］.干旱區(qū)研究， 2000，17（1）： 27-31 .

［24］ YOON S H， HA S M， KWON S， et al. Introducing EzBioCloud： A taxonomically united database of 16S rRNA gene sequences and whole-genome assemblies［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2017，? 67（5）： 1613-1617.

［25］ TAMURA K， STECHER G， KUMAR S. MEGA11： Molecular evolutionary genetics analysis version 11［J］. Mol Biol Evol， 2021，38（7）： 3022-3027.

［26］ SAITOU N， NEI M. The neighbor-joining method： A new method for reconstructing phylogenetic trees［J］. Mol Biol Evol， 1987，? ? ? 4（4）： 406-425.

［27］ LIU Y， CHEN T， LI J， et al. High proportions of radiation-resistant strains in culturable bacteria from the Taklimakan Desert［J］. Biology （Basel）， 2022， 11（4）： 501.

［28］ LARKIN M A， BLACKSHIELDS G， BROWN N P， et al. Clustal W and Clustal X version 2.0［J］. Bioinformatics， 2007， 23（21）： 2947-2948.

［29］ KIM M， OH H S， PARK S C， et al. Towards a taxonomic coherence between average nucleotide identity and 16S rRNA gene sequence similarity for species demarcation of prokaryotes［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2014， 64（Pt2）： 346-351.

［30］ VENTOSA A， NIETO J J， OREN A. Biology of moderately halophilic aerobic bacteria［J］. Microbiol Mol Biol Rev， 1998， 62（2）：504-544.

［31］ GRANT W D， KAMEKURA M， MCGENITY T J， et al. Class III. Halobacteria class nov［J/OL］. ［2023-02-05］.https：//api.semanticscholar.org/CorpusID：87801354.

［32］ KRAWCZYK K T，LOCHT C，KOWALEWICZ-KULBAT M. Halophilic archaea halorhabdus rudnickae and natrinema salaciae activate human dendritic cells and orient T helper cell responses［J］. Frontiers in immunology， 2022， 13： 833635.

［33］ ZHAO D， ZHANG S， KUMAR S， et al. Comparative genomic insights into the evolution of Halobacteria-associated “Candidatus Nanohaloarchaeota”［J］. mSystems， 2022， 7（6）： e0066922.

［34］ BARICZ A， CRISTEA A， MUNTEAN V， et al. Culturable diversity of aerobic halophilic archaea （Fam. Halobacteriaceae） from hypersaline， meromictic Transylvanian lakes［J］. Extremophiles， 2015， 19（2）： 525-537.

［35］ YADAV A N， SACHAN S G， VERMA P， et al. Culturable diversity and functional annotation of psychrotrophic bacteria from cold desert of Leh Ladakh （India）［J］. World J Microbiol Biotechnol， 2015， 31（1）： 95-108.

［36］ MOLINA-MENOR E， GIMENO-VALERO H， PASCUAL J， et al. High culturable bacterial diversity from a European desert： The Tabernas Desert［J］. Front Microbiol， 2020， 11： 583120.

［37］ HUANG R， WU F， ZHOU Q， et al. Lactobacillus and intestinal diseases： Mechanisms of action and clinical applications［J］. Microbiol Res， 2022， 260： 127019.

［38］ RAWAL C M，RAVAL V H，BHIMANI H D，et al. Whole-genome shotgun sequencing of the extremophile Alkalibacillus haloalkaliphilus C-5， of Indian origin［J］. J Bacteriol，2012，194（17）：4775.

［39］ HYUN D W，WHON T W，KIM J Y，et al. Genomic analysis of the moderately Haloalkaliphilic bacterium Oceanobacillus kimchii Strain X50T with improved high-quality draft genome sequences［J］. J Microbiol Biotechnol， 2015， 25（12）： 1971-1976.

［40］ QUESADA E， VENTOSA A， RODRIGUEZ-VALERA F， et al. Types and properties of some bacteria isolated from hypersaline soils ［J］. Journal of applied bacteriology， 1982， 53（2）： 155-161.

［41］ BAGHERI M，DIDARI M， AMOOZEGAR M A， et al. Bacillus iranensis sp. nov.， a moderate halophile from a hypersaline lake［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2012， 62（Pt4）： 811-816.

［42］ CHEN Y G， ZHANG Y Q， HE J W， et al. Bacillus hemicentroti sp. nov.， a moderate halophile isolated from a sea urchin［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2011， 61（Pt12）： 2950-2955.

［43］ MENES R J， MACHIN E V， IRIARTE A， et al. Bacillus natronophilus sp. nov.， an alkaliphilic bacterium isolated from a soda lake［J］. Int J Syst Evol Microbiol， 2020， 70（1）： 562-568.

［44］ LEI Z， QIU P， YE R， et al. Bacillus shacheensis sp. nov.， a moderately halophilic bacterium isolated from a saline-alkali soil［J］. J Gen Appl Microbiol， 2014， 60（3）： 101-105.

［45］ PAULINO-LIMA I G， FUJISHIMA K， NAVARRETE J U， et al. Extremely high UV-C radiation resistant microorganisms from desert environments with different manganese concentrations［J］. J Photochem Photobiol B， 2016， 163： 327-336.

［46］ PAULINO-LIMA I G， AZUA-BUSTOS A， VICU?A R， et al. Isolation of UVC-tolerant bacteria from the hyperarid Atacama Desert， Chile［J］. Microb Ecol， 2013， 65（2）： 325-335.

［47］ 劉 陽， 田 茂， 王馨悅， 等.可培養(yǎng)細菌多樣性及抗輻射-抗氧化相關性特征——以庫姆塔格沙漠東緣為例［J］.中國環(huán)境科學， 2021， 41（12）： 5921-5932.

［48］ GEORGIOU C D，SUN H J，MCKAY C P，et al. Evidence for photochemical production of reactive oxygen species in desert soils［J］. Nat Commun， 2015， 6： 7100.

［49］ GENDERJAHN S， ALAWI M， MANGELSDORF K， et al. Desiccation- and saline- tolerant bacteria and archaea in Kalahari Pan sediments ［J］. Front Microbiol， 2018， 9： 2082.

［50］ GAO J， LUO Y， WEI Y， et al. Effect of aridity and dune type on rhizosphere soil bacterial communities of Caragana microphylla in desert regions of northern China ［J］. PLoS one， 2019， 14（10）： e0224195.

［51］ BOUDJELAL M， WANG Z， VOORHEES J J， et al. Ubiquitin/proteasome pathway regulates levels of retinoic acid receptor gamma and retinoid X receptor alpha in human keratinocytes ［J］. Cancer Res， 2000， 60（8）： 2247-2252.

［52］ LAKE J A，CLARK M W，HENDERSON E，et al. Eubacteria， halobacteria， and the origin of photosynthesis：The photocytes［J］. Proc Natl Acad Sci U S A， 1985， 82（11）： 3716-3720.

［53］ HAMANA K，KAMEKURA M，ONISHI H，et al. Polyamines in photosynthetic eubacteria and extreme-halophilic archaebacteria［J］. J Biochem， 1985， 97（6）： 1653-1658.

［54］ JONES D L，BAXTER B K. DNA Repair and photoprotection： Mechanisms of overcoming environmental ultraviolet radiation exposure in halophilic archaea［J］. Front Microbiol， 2017， 8： 1882.