《Microbial Cell Factories》：Thraustochytrids from the Red Sea mangroves in Egypt and their abilities to produce Omega-3 fatty acids
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从埃及红海红树林采集的32份样品中培养出41株金黄破囊壶菌属（Aurantiochytrium）分离株。这些破囊壶菌（thraustochytrids）分离自白骨壤（Avicennia marina）的腐烂叶片（34株）、白骨壤的腐烂呼吸根（3株）以及大叶藻（
从埃及红海红树林采集的32份样品中培养出41株金黄破囊壶菌属（Aurantiochytrium）分离株。这些破囊壶菌（thraustochytrids）分离自白骨壤（Avicennia marina）的腐烂叶片（34株）、白骨壤的腐烂呼吸根（3株）以及大叶藻（Zostera marina）的腐烂叶片（4株）。在这41株菌株中，基于高生物量产量和高脂质含量，筛选出三株菌株（SUMCC 21014、SUMCC 21015和SUMCC 21016）。基于18S rDNA的系统发育分析（phylogenetic analyses）将这三株菌株置于金黄破囊壶菌属分支内，并获得高统计学支持。研究人员将这三株菌株在GYP培养基（葡萄糖、酵母提取物、蛋白胨）上进行培养，它们表现出不同的细胞干重和脂质含量。利用气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）分析确定脂质谱。在三株受试菌株中，SUMCC 21016产生了最高的生物量（2.04 g/L）、最高的脂质含量（0.991 g/L）以及良好的二十二碳六烯酸（DHA）百分比（0.217 g/L）。在三株受试菌株中，SUMCC 21014产生的DHA（占总脂肪酸的30.3%）和二十碳五烯酸（EPA）（占总脂肪酸的5.45%）百分比最高，但其干重低于SUMCC 21016。
研究背景与目的
破囊壶菌是一类专性海洋生境的单细胞腐生微生物，在富含碎屑和腐烂植物材料的区域（尤其是红树林）中数量丰富。近年来，因其能够产生多种高附加值化合物，如多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）、类胡萝卜素、角鲨烯和工业酶等，而受到越来越多的关注。Omega-3脂肪酸，特别是二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA），对神经保护、心脏保护和肝脏保护等方面具有重要作用，市场需求巨大。尽管全球范围内已有多个地区报道了破囊壶菌的存在，但在埃及红海沿岸，自1986年Ulken对两个红树林沼泽沉积物中的破囊壶菌进行初步调查后，便再无相关研究报道。因此，本研究旨在从埃及红树林中分离破囊壶菌，描述其形态学和分子特征，并探究其生产Omega-3脂肪酸的能力。
主要技术方法
研究人员于2021年11月3日从埃及红海沿岸四个红树林地点共采集32份样品，包括白骨壤的腐烂叶片和腐烂呼吸根以及大叶藻的腐烂叶片。样品经处理后，在含有抗生素的GYPA培养基平板上分离纯化破囊壶菌。选取三株高生物量和高脂质的菌株，采用18S rDNA基因测序并结合最大似然法（maximum likelihood，ML）、最大简约法（maximum parsimony，MP）和贝叶斯推断法（Bayesian inference，BI）三种算法进行系统发育分析。将菌株在GYP液体培养基中摇瓶培养，收获细胞并干燥后，采用正己烷提取脂质，并通过气相色谱-火焰离子化检测器（gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）分析脂肪酸组成。
研究结果
破囊壶菌的多样性
从32份样品中共培养获得41株破囊壶菌分离株，所有分离株均属于金黄破囊壶菌属。其中，34株来自白骨壤腐烂叶片，3株来自白骨壤腐烂呼吸根，4株来自大叶藻腐烂叶片。从中筛选出三株高生物量和高脂质含量的菌株（SUMCC 21014、SUMCC 21015和SUMCC 21016）进行深入研究。
金黄破囊壶菌菌株的分子与形态学鉴定
基于18S rDNA的系统发育分析显示，三株新菌株均位于金黄破囊壶菌属分支内。菌株SUMCC 21016与金黄破囊壶菌属菌株YB-05聚为一支，而菌株SUMCC 21014和SUMCC 21015则与其他五株来自沙特阿拉伯红海红树林的金黄破囊壶菌属菌株聚为另一支。形态学观察表明，三株菌株在菌落颜色、营养细胞大小、游动孢子形态以及是否发生二分分裂等方面存在差异，均符合金黄破囊壶菌属的描述特征。
金黄破囊壶菌菌株的生物量与脂质谱
菌株SUMCC 21016获得了最高的生物量（2.04 g/L）和最高的脂质含量（占干重的48.6%），远高于SUMCC 21014（0.35 g/L生物量，27.7%总脂肪酸）和SUMCC 21015（0.204 g/L生物量，15.4%总脂肪酸）。GC-FID分析结果显示，菌株SUMCC 21014的脂质中含有30.3%的DHA和5.45%的EPA，是三株菌中比例最高的；菌株SUMCC 21015的主要脂肪酸为棕榈酸（31.4%）和油酸（22.71%），DHA含量较低（12.81%）；菌株SUMCC 21016的脂质中棕榈酸占主导（46.93%），其次为DHA（21.21%）、十五碳酸（12.95%）、肉豆蔻酸（5.51%）和奥司邦酸（4.9%）。
讨论与结论
讨论部分指出，本研究中所有分离株均属于金黄破囊壶菌属，这与该属在红树林环境中普遍存在的认知一致。研究首次报告了埃及红海红树林破囊壶菌的Omega-3脂肪酸生产能力。研究分析了多种脂肪酸的潜在应用价值，例如十五碳酸具有抗炎和增强胰岛素敏感性的作用；DHA、EPA等多不饱和脂肪酸具有神经保护、心脏保护和肝脏保护等多种健康益处；棕榈酸和油酸因其高氧化稳定性而有望用于生物柴油生产。
研究结论如下：本研究是对埃及红海沿岸破囊壶菌的第二次调查，也是首次研究分离菌株生产Omega-3脂肪酸的能力。成功从埃及红海红树林中回收了41株金黄破囊壶菌属分离株，突显了这些栖息地作为海洋产油原生动物宝贵资源库的价值。基于生物量生产力和脂质积累，筛选出三株菌株进行详细分析，综合表征确认了其分类地位，并揭示了它们在生长性能、总脂质产量和Omega-3产量方面的显著差异。在测试菌株中，SUMCC 21016表现出最高的生物量和脂质产量，并显示出有前景的Omega-3脂肪酸比例（0.217 g/L）。这些发现证明了源自红海红树林的金黄破囊壶菌菌株作为Omega-3脂肪酸可持续替代来源的潜力。商业规模生产Omega-3脂肪酸的瓶颈在于其相对于生物量的低百分比和高昂成本。未来需要更多研究以降低生产成本，并从尚未探索的生境中分离能够以更高水平生产Omega-3脂肪酸的新菌株。总体而言，这项工作有助于扩展对埃及海洋生态系统中破囊壶菌多样性的认识，并为未来优化、大规模培养以及高性能菌株的潜在工业应用奠定了基础。
