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在定边县独特的高盐环境中，微生物多样性研究匮乏。研究人员整合培养依赖和非依赖方法开展研究。结果发现嗜盐古菌在科水平有共性，还分离出 98 株菌，含 22 种潜在新分类单元。该研究为微生物资源利用等提供依据。
在广袤的地球上，存在着一些神秘而独特的地方，那就是高盐环境，像盐碱地、盐湖等地带。这些地方盐浓度超高，渗透压大，水分活性低，还伴随着温度、pH 值和溶解氧的变化，简直就是生命的 “挑战场”。然而，就在这样看似恶劣的环境中，却生活着一群顽强的 “小生命”—— 嗜盐微生物。它们不仅种类繁多，还在生态系统中发挥着重要作用。
不过，以往人们对这些嗜盐微生物的了解并不全面。传统的研究方法主要是通过培养微生物来进行，但尴尬的是，实验室里能培养出来的微生物还不到总数的 1%，这就像管中窥豹，只能看到一小部分。后来，分子生物学技术发展起来，基于 16S rRNA 基因扩增和测序的非培养方法出现了，让人们能直接分析微生物群落组成。再后来，宏基因组学技术兴起，能获取微生物群落完整遗传信息，研究它们的代谢途径和生理功能。但这些方法都有各自的缺点，所以综合运用多种方法来研究嗜盐微生物就显得尤为重要。
定边县位于中国陕西省西北部，地处黄土高原和鄂尔多斯草原的过渡地带，独特的地理位置和复杂的地形，加上特殊的气候条件，让这里逐渐形成了以盐湖和盐碱地为主的高盐生态系统，是研究嗜盐微生物的绝佳场所。然而，之前对这里的微生物多样性研究却少之又少，很多关于微生物群落组成和生态功能的问题都没有答案。为了填补这些知识空白，安徽师范大学生命科学学院的研究人员 Yue Ding、Juntao Ke、Tao Hong 等开展了一项系统研究。
研究人员通过整合培养依赖（利用高盐选择培养基分离古菌）和非依赖（16S 扩增子测序、宏基因组测序）技术，对定边县的高盐环境进行了深入探究。研究发现，在盐碱地和盐湖生态系统中，嗜盐古菌在科水平上具有较高的一致性，Haloferacaceae、Halomicrobiaceae 和 Nanosalinaceae 是优势科。通过优化培养依赖实验，成功分离出 98 株属于 26 个属的菌株，其中嗜盐古菌占比显著，还鉴定出 22 个潜在的新分类单元（16S rRNA 基因序列相似性 < 98%）。研究人员还分析了当地候鸟的生态习性，推测它们的迁徙行为可能与该地区嗜盐微生物多样性的形成密切相关，这为微生物地理分布研究提供了新的视角。宏基因组测序显示，该地区微生物在污染物降解和环境修复方面可能发挥重要作用，比如具有阿特拉津（atrazine）和甲烷代谢途径，而且 Methanomicrobia 和 Halomonas 在石油降解方面表现出卓越能力，这为该地区石油污染的生物修复提供了潜在应用方向。
为了开展这项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。首先是采样与理化性质测定，在定边县 12 个地点采集了 38 个样本（36 个土壤样本和 2 个卤水样本），并测定了样本的 pH 值和盐度等理化性质。接着进行了 DNA 提取和质量评估，采用特定试剂盒提取环境 DNA，并通过电泳和仪器测定核酸浓度。然后运用了 16S rRNA 基因 PCR 扩增、高通量测序和宏基因组测序技术，对微生物群落组成进行分析。最后通过培养、分离和鉴定嗜盐微生物，结合代谢途径分析和功能预测，深入探究微生物的多样性和生态功能 。
在研究结果部分，研究人员先对样本的理化性质和总环境 DNA 进行了分析。采集的样本 pH 值在 7.62 - 9.44 之间，呈弱碱性或中等碱性，盐度差异较大，在 9.92% - 93.12% 之间。从样本中提取的环境 DNA 浓度各不相同。通过对微生物 α 多样性的分析发现，盐碱地土壤样本和盐湖样本的古菌丰富度和多样性都较高，但群落内物种分布相对集中，并且土壤和卤水样本的 α 多样性指数存在显著差异（p < 0.05）。
在微生物群落结构方面，非培养方法分析显示，盐碱地 6 个样本中共有 38 个科和 94 个属，优势科为 Haloferacaceae、Halomicrobiaceae 和 Nanosalinaceae，优势属中 Natronomonas 相对丰度较高。盐湖两个样本中，优势科为 Haloferacaceae 和 Halomicrobiaceae，优势属有 Halonotius、Halorubrum 和 Haloarcula 等，且盐碱地和盐湖古菌群落的优势属组成和相对丰度存在显著差异。培养依赖方法研究发现，NOM 培养基更有利于嗜盐微生物生长，共鉴定出 98 株菌，分为 26 个属，其中嗜盐古菌占主导，Halorubrum 在嗜盐古菌中比例最高，嗜盐细菌中 Fodinibius 比例最高，还发现了 22 个潜在新分类单元。
宏基因组分析揭示了微生物基因的功能组成，共鉴定出 592,725 个基因，对应 5,382 个同源基因，分布在 157 条代谢途径中，代谢功能在基因功能中占比最大。基于宏基因组数据的功能预测表明，微生物群落的代谢途径主要包括碳、氮、硫代谢等基础代谢途径，还具有阿特拉津和甲烷等特殊代谢途径，显示出微生物在污染物降解方面的潜力。
研究结论和讨论部分意义重大。该研究全面分析了定边县高盐环境中的微生物群落，为深入了解嗜盐微生物提供了丰富信息。发现的潜在新分类单元，为微生物分类学研究开拓了新领域。候鸟与微生物多样性的关系，为微生物地理分布研究提供了新方向。微生物在污染物降解和环境修复方面的功能，为环境保护和生物修复提供了理论依据，特别是在石油污染修复方面具有潜在应用价值。但研究也存在一些局限性，如高通量测序无法确定微生物活力和部分生物学属性，培养依赖方法存在微生物不可培养的问题等。未来研究可以针对这些局限性进一步深入探索，挖掘更多关于嗜盐微生物的奥秘，为人类和环境带来更多益处。该研究成果发表在《BMC Microbiology》上，为相关领域的研究提供了重要参考。
