Layyah污染土壤中具有工业应用潜力的淀粉酶高产菌Priestia flexa AW3的生物勘探与系统发育分析

《Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology》：Bioprospecting and Phylogenetic Analysis of Priestia flexa AW3: An Industrially Significant Amylase-Producing Bacterium from Unexplored Contaminated Soil in Layyah

本研究针对工业酶需求增长与环境修复难题，从巴基斯坦Layyah未开发污染土壤中成功分离出具有高效淀粉酶生产能力的Priestia flexa AW3菌株。研究人员通过16S rRNA测序鉴定菌株，并系统优化培养条件，发现该菌株在pH 7、37°C条件下48小时可产生30 mm水解圈，酶活达1.23±0.03 AU/mL，且在50°C高温、10% NaCl宽盐度范围内保持稳定性。该研究为工业生物技术提供了极具应用潜力的极端环境耐受型酶源，对可持续工业发展和环境生物修复具有重要意义。

　　

在工业化快速发展的今天，微生物酶因其高效性和环境友好性已成为工业生物技术领域的重要工具。然而，全球范围内仍有大量特殊生境尚未被开发用于工业潜力微生物的勘探。污染土壤作为特殊的生态系统，其中蕴藏着具有独特酶降解能力的微生物资源，为可持续工业应用和环境修复提供了新的可能。

巴基斯坦Layyah地区的污染土壤此前从未被系统研究过，这片未开发的土地成为寻找工业用酶生产菌的宝库。发表于《Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology》的这项研究，首次对该地区污染土壤中的细菌多样性、酶潜力及系统发育关系进行了全面探索。

研究人员采用系列稀释技术和选择性培养基从35份污染土壤样品中分离淀粉酶产生菌，通过水解圈测定和菌落计数进行初筛，利用Shannon多样性指数评估菌群多样性，并优化培养条件（pH、温度、底物、NaCl浓度和孵育时间）。通过16S rRNA基因测序和系统发育分析鉴定目标菌株，采用DNS法测定淀粉酶活性。

筛选淀粉酶产生菌：动物废弃物污染土壤中细菌载量最高（2.51×10¹⁰ CFUs），淀粉酶水解圈数量最多（51个）；而工业废弃物土壤中细菌载量最低（1.24×10¹⁰ CFUs）。家庭废弃物土壤中淀粉酶产生菌的Shannon多样性指数最高（H'=2.192262）。

选择AW3菌株：从动物废弃物土壤中分离的AW3菌株形成30 mm的淀粉水解圈，被选作进一步研究的目标菌株。

淀粉酶生产的培养条件优化：AW3菌株在pH 7、37°C条件下培养48小时，在1%淀粉为底物时表现出最佳生长（1.76±0.05 OD）和最高淀粉酶活性（1.23±0.03 AU/mL）。该菌株在50°C高温下仍保持酶活性，NaCl耐受浓度高达10%。

NaCl浓度的影响：AW3菌株在0.5%-10%的NaCl浓度范围内均能生长，在11%-15%浓度下生长被抑制。

分子鉴定与系统发育分析：16S rRNA序列分析显示AW3菌株与Priestia flexa（芽孢杆菌科）有99%的相似性。邻接法系统发育树进一步证实了其系统发育地位。

研究表明，Layyah污染土壤生态系统蕴藏着丰富的具有工业淀粉酶生产潜力的本土细菌。其中，Priestia flexa AW3（OQ446563）菌株表现出卓越的适应性，在宽范围的pH（6-8）、温度（高达50°C）和盐度（高达10% NaCl）条件下均能保持淀粉酶活性。该菌株的系统发育鉴定不仅扩展了Priestia flexa的已知生物地理分布，也为其在淀粉加工、生物燃料生产和废物管理等生物技术领域的应用提供了候选菌株。

这项研究强调了生物勘探未开发生境以发现具有独特酶能力微生物多样性的紧迫性，特别是在研究范围有限的地区。未来研究应聚焦于该菌株淀粉酶基因的分子特征分析，以阐明其催化机制，并利用发酵技术扩大酶生产规模。通过将微生物多样性与可持续工业实践联系起来，本研究倡导战略性地开发利用极端耐受性细菌，以解决全球环境挑战和工业制造需求。