综述：嗜盐微生物在缓解高盐环境中碳氢化合物、有毒金属和微塑料污染中的创新方法

这篇综述系统探讨了嗜盐微生物（halophiles）在高盐环境（hypersaline environments）生物修复中的独特作用，重点聚焦其对碳氢化合物（PHs）、有毒金属（如Cr、Cd、Pb）和微塑料（MPs）的降解机制。通过分析"盐适应策略"（salt-in/compatible-solute）、酶稳定性（如mono-oxygenase）及合成生物学技术（如CRISPR），揭示了其在极端环境修复中的应用潜力与挑战（如生物安全性）。

　　

引言

高盐环境（盐度>35%）因蒸发作用形成独特的生态系统，分为海水型（thalassohaline）和非海水型（athalassohaline）两类。这类环境正面临碳氢化合物、重金属和微塑料的三重威胁，而传统物理化学修复方法因高能耗和二次污染受限。嗜盐微生物凭借其特殊的渗透调节机制和稳定的酶系统，成为极端环境生物修复的关键角色。

嗜盐微生物的适应机制

嗜盐微生物通过两种策略应对高盐胁迫："盐内策略"（salt-in）通过积累K⁺/Cl^-维持渗透压，仅消耗2个ATP/3个离子；"相容性溶质策略"则合成小分子有机物（如甜菜碱）。其酶系统因表面富含酸性氨基酸和盐桥结构，在高温、高盐下仍保持活性。基因组分析显示，嗜盐菌染色体更稳定，转座元件更少，蛋白组具有低疏水性、高酸性残基冗余等特征。

高盐环境主要污染物

碳氢化合物：石油开采导致长链烷烃（如tetracosane）和多环芳烃（PAHs，如phenanthrene）污染。嗜盐菌如Marinobacter通过alkane hydroxylase降解烃类，Hortaea sp. B15可在10%盐度下7天完全降解phenanthrene。生物表面活性剂（如Halomonas的EPS）能乳化石油，提升降解效率。

有毒金属：工业排放导致Pb、Cd等积累。Halomonas sp. WQL9在pH<7和10%盐度下6小时去除94%的Pb；Exiguobacterium sp.在12%盐度下5天去除89%的Pb。多金属抗性基因（如pGIAK1质粒）赋予其协同解毒能力。

微塑料：聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）是盐湖主要污染物。黑海分离的Erythrobacter能在1.86%盐度下降解聚苯乙烯（PS），而印尼的Stenotrophomonas maltophilia 90天降解5% LDPE。极端条件虽加速塑料老化，但微生物多样性降低制约降解效率。

创新修复技术

合成生物学工具（CRISPR/TALEN）可改造嗜盐菌降解通路，如将海洋laccase基因转入E.coli，使其在低温高盐下保持活性。"多组学"联用（metagenomics+metaproteomics）能解析菌群互作，例如通过16S rRNA发现Salinibacter ruber与古菌的共生关系。微生物联用（如Marinobacter与Rhodococcus组合）可提升修复广度，但需优化接种比例和反应器设计。

挑战与展望

主要瓶颈包括：基因操作工具缺乏（如嗜盐菌启动子筛选困难）、工程菌环境释放风险（可能引发基因水平转移）、以及规模化成本（如盐需求增加）。未来需开发原位监测技术，并探索未培养嗜盐菌（如Urmia湖未鉴定菌株）的降解潜力。