《Phycology》：Cyanobacteria from the Arabian Peninsula: A Comprehensive Review of Bioactive Compounds, Therapeutic Potential, and Biotechnological Applications
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阿拉伯半岛地区的蓝藻物种展现出广泛的潜在生物技术用途。本综述总结了该半岛地区已发现的蓝藻多样性、这些物种中存在的生物活性化合物，以及多种健康益处与应用。阿拉伯半岛区域涵盖丰富的蓝藻类群，代表类群来自聚球藻目（Oscillatoriales）、色球藻目（Chro
阿拉伯半岛地区的蓝藻物种展现出广泛的潜在生物技术用途。本综述总结了该半岛地区已发现的蓝藻多样性、这些物种中存在的生物活性化合物，以及多种健康益处与应用。阿拉伯半岛区域涵盖丰富的蓝藻类群，代表类群来自聚球藻目（Oscillatoriales）、色球藻目（Chroococcales）、多列藻目（Stigonematales）和念珠藻目（Nostocales）。这些微生物产生专门的代谢物，如光合色素、色素-蛋白复合物、脂肽、酚类化合物和独特的次级代谢物。许多代谢物提供有益的生物学功能，包括抗氧化、抗菌、抗癌、抗炎、抗病毒和神经保护作用。除医疗相关应用外，该半岛地区的蓝藻还可能具有若干其他用途。其他潜在用途包括其作为去除污染物或重金属的生物修复潜力、作为可再生生物能源的生物氢来源、以及作为生物肥料和土壤改良剂以支持可持续农业；其他有用应用还包括生物塑料生产（聚羟基脂肪酸酯，PHA）、土壤微生物群改善和甲烷减排。本综述强调了阿拉伯半岛蓝藻在生物修复、生物塑料、生态系统再生、生物肥料、生物能源和农业可持续性以及人类健康方面的多样化生物技术应用潜力。本综述突出了进一步探索和开发这些资源丰富微生物对阿拉伯半岛地区可持续发展的重要性。
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引言
蓝藻是原核产氧光合微生物，具有生长迅速、生长需求相对简单且成本低廉的特点，这使其成为众多生物技术用途的理想候选。这些古老微生物历经数十亿年进化，是地球上最具弹性和适应性的生命形式之一。迄今已确认约150个属，分为四大主要目：色球藻目（Chroococcales）、聚球藻目（Oscillatoriales）、念珠藻目（Nostocales）和多列藻目（Stigonematales）。它们是全球生态系统的重要参与者，尤其在海洋生境中，非异形胞种类曾被低估，但现在被认为是主要的海洋固氮生物。阿拉伯半岛为蓝藻增殖和多样性提供了独特环境，营养丰富的环境孕育了丰富的微藻多样性。该半岛有利的温度、非耕地和海洋资源为微藻生物量生产提供了理想场所。鉴于这些半岛国家属干旱气候且严重依赖进口食品，这一点至关重要。在该地区研究蓝藻的重要意义在于它们有助于应对当前多方面的挑战，如环境修复、可持续能源资源以及新型药物。分子生物学方法的最新进展，如16S rRNA测序和系统发育分析，揭示了半岛各国（沙特阿拉伯、伊拉克、阿曼、卡塔尔、巴林和阿拉伯联合酋长国）蓝藻物种的极大多样性。这包括属于不同目的多个分类群，每个分类群都具有独特的代谢能力和生物技术潜力。从沙特阿拉伯的地下水井到阿联酋东南部的海洋生境，再到阿曼拥有珊瑚礁、海藻森林、红树林和海草床的多样化海岸线，多样化的环境生态位为这些生物提供了丰富的代谢途径和多种生物活性化合物。蓝藻因能合成多种专门代谢物而受到科学界关注，包括光合色素、色素-蛋白复合物和具有显著生物学活性的次级代谢物。它们的应用已从传统用途扩展到创新用途，包括通过生物制氢生产可再生能源、通过降解污染物和积累重金属进行环境修复，以及作为固氮微生物促进农业可持续性。本综述详细概述了阿拉伯半岛蓝藻多样性的现有知识，评估了物种在半岛各国的分布，考察了蓝藻产生的生物活性化合物类型并专门评估了其治疗潜力。此外，本工作还研究了更广泛的化合物和应用，包括它们在生物制氢、生物修复过程、生物肥料开发以及通过聚羟基脂肪酸酯（PHA）合成生产生物塑料等新兴应用中的作用。综述涵盖了它们的生态重要性，特别是关于减少甲烷和改善土壤微生物群方面，全面评估了它们在解决现代环境和农业问题方面的潜力。尽管阿拉伯半岛蓝藻前景广阔，但实验室发现与田间实施之间仍存在差距。国际上的成功案例表明规模化可行，例如印度和中国将节旋藻属（Arthrospira）培养用于营养保健品（年产量10,000余吨），印度将念珠藻属（Nostoc）生物肥料用于半干旱农业（增产15–30%），西班牙将聚球藻属（Synechococcus）用于废水处理（营养物去除率>90%），德国将工程化集胞藻属（Synechocystis）用于生产聚羟基丁酸酯（PHB）（占干重25%），以及美国将小球藻属（Chlorella）用于生物燃料（20–30 g/m2/天）。这些成功表明，只要通过量身定制的工程方案解决该地区的特定挑战（极端温度、缺水、沙尘暴），阿拉伯半岛物种的类似路径也是可行的。
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物种与生物活性化合物
2.1 阿拉伯半岛发现的物种
阿拉伯半岛包含种类繁多的微藻物种，在不同国家呈现不同分布。阿曼对五个温泉进行采样，直接显微镜观察确定了12种不同的单细胞与丝状形态型，包括蓝藻，代表类群有聚球藻目（Synechococcales）的多个属，如聚球藻属（Synechococcus）和细鞘丝藻属（Leptolyngbya），以及聚球藻目（Oscillatoriales）类群如鞘丝藻属（Oscillatoria）、席藻属（Phormidium）和鞘丝藻属（Lyngbya）。这些发现突显了耐热蓝藻对极端地热环境的适应性。沙特阿拉伯的地下水井、地表水体与淡水湖泊的采样显示，色球藻目（Chroococcales）、念珠藻目（Nostocales）和聚球藻目（Oscillatoriales）均有显著代表。阿曼与沙特阿拉伯的一致性表明，尽管采样环境不同，半岛的淡水和地热生境支持以丝状和球状形式为主的蓝藻核心群落。相比之下，科威特通过16S rRNA测序研究显示了聚球藻属（Synechococcus）和微微型蓝藻（Picocyanobacteria）占主导。卡塔尔海岸区域通过16S rRNA基因测序和系统发育分析发现了独特属，如Geitlerinema、Euhalothece、Geminocystis和Chroococcidiopsis。科威特向微微型蓝藻主导的转变以及卡塔尔特有属的存在，表明海洋和高盐度条件的影响更强，有利于具有高表面积体积比的较小且更具适应性的分类群。阿联酋展示了丰富的席状蓝藻多样性，特别是阿拉伯半岛东南海岸阿布扎比的海洋环境中，有微鞘藻属（Microcoleus chthonoplastes）、海岸鞘丝藻（Lyngbya aestuarii）、席藻属（Phormidium）、大石囊藻（Entophysalis major）、鞘丝藻属（Oscillatoria）以及色球藻目（Chroococcales）的代表属（隐杆藻属Aphanothece、色球藻属Chroococcus和隐球藻属Aphanocapsa）。与科威特和卡塔尔的浮游群落相比，阿联酋的组合强调底栖、席状蓝藻，反映了沉积物丰富海岸生境驱动的生态特化。也门的微藻区系以常见属为特征，包括螺旋藻属（Spirulina）、鞘丝藻属（Oscillatoria）、席藻属（Phormidium）、鱼腥藻属（Anabaena）和筒孢藻属（Cylindrospermum）。伊拉克呈现出特别多样的群落，包括多个目的代表。伊拉克和也门观察到的更广泛分类多样性可能归因于更多样化的淡水系统和河流输入，创造了异质生态位。总体而言，阿拉伯半岛的比较综合揭示了清晰的生态模式：淡水和地热系统往往支持多样的丝状和异形胞蓝藻，而海洋和高盐度环境则有利于微微型蓝藻和席状类群。尽管存在区域差异，色球藻目（Chroococcales）、念珠藻目（Nostocales）和聚球藻目（Oscillatoriales）始终占据主导地位，表明干旱气候和高盐度条件塑造了共享的基础群落结构。
2.2 生物活性化合物与次级代谢物
2018年报道产生次级代谢物最活跃的蓝藻物种中，聚球藻目（Oscillatoriales）占49%，其次为念珠藻目（Nostocales）（26%）、色球藻目（Chroococcales）（16%）、宽球藻目（Pleurocapsales）（6%）和多列藻目（Stigonematales）（4%）。这一分布表明生物合成潜力存在分类学偏向，丝状蓝藻特别是聚球藻目（Oscillatoriales）和念珠藻目（Nostocales）对代谢物多样性的贡献与单细胞类群不成比例。蓝藻次级代谢物包含多种生物活性分子，包括细胞毒性（41%）、抗肿瘤（13%）、抗病毒（4%）和抗菌（12%）化合物，以及其他化合物（18%）如抗疟、抗真菌、多药耐药逆转剂、除草剂、杀虫剂、杀藻剂和免疫抑制剂。分离的生物活性化合物包括聚酮、酰胺、生物碱、脂肪酸、吲哚和脂肽。在阿拉伯半岛，已检测到30多种蓝藻菌株可产生多种生物活性化合物，主要分为几大类：色素-蛋白复合物（藻胆蛋白包括C-藻蓝蛋白、藻红蛋白和别藻蓝蛋白）、光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）、酚类化合物以及各种专门代谢物。多个物种表现出显著的化合物多样性，如色球藻属（Chroococcus）产生脂肽、生物表面活性剂、维生素、叶绿素和藻胆蛋白；螺旋藻（Spirulina）产生不饱和脂肪酸、氨基酸、类胡萝卜素和酚类化合物的复杂混合物。一些物种具有独特化合物，如Aphanothece clatharta产生硫酸化多糖sacran，海岸鞘丝藻（Lyngbya aestuarii）产生龙酰胺C和2,5-二甲基十二烷酸。念珠藻属（Nostoc）物种产生蓝藻病毒蛋白-N和念珠藻环肽，Cylindrospermopsis raciborskii（现接受名为Raphidiopsis raciborskii）产生拟柱孢藻毒素和石房蛤毒素（严重神经毒素）。束丝藻属（Aphanizomenon）独特地产生C-藻蓝蛋白、β-苯乙胺和omega-3多不饱和脂肪酸（PUFAs）。鞘丝藻属（Oscillatoria）物种产生乙酰化磺基糖脂和多种甲醇提取物化合物，而嗜盐细鞘丝藻（Leptolyngbya halophile）产生黄酮类化合物如木犀草素-7-葡萄糖苷和柚皮素。多个属富含色素相关化合物，如钝顶节旋藻（Arthrospira platensis）和纺锤形Limnospira fusiformis均产生一系列光合色素，包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻胆蛋白和多种叶绿素。Chroococcidiopsis属以产生叶绿素-a、总类胡萝卜素、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白为特征，Geminocystis产生多种藻胆蛋白和棕榈酸甲酯。大石囊藻（Entophysalis major）产生鞘丝藻素（scytonemin），筒孢藻属（Cylindrospermum）产生独特的环脂肽puwainaphycins。Chroococcidiopsis cubana产生癸酸作为次级代谢物，Westiellopsis prolifca可产生槲皮素。代谢物谱包括可提取的化合物，一些菌株通过不同提取方法产生生物活性代谢物，如微鞘藻（Microcoleus chthonoplastes）通过水提和甲醇提取物产生生物活性化合物，Euhalothece通过甲醇提取产生生物活性糖脂和磷脂。Oscillatoria limnetica的水提物可用于绿色合成银纳米颗粒。总体而言，比较综合表明阿拉伯半岛蓝藻同时表现出保守和特化的代谢特征。虽然色素相关化合物在各分类群中普遍存在，反映了其在光合作用中的基本作用，但次级代谢物的分布高度依赖于物种和环境。丝状蓝藻，特别是聚球藻目（Oscillatoriales）和念珠藻目（Nostocales）是生物活性化合物多样性的主要贡献者，尤其是在药理学相关和有毒代谢物方面。
2.3 治疗潜力
阿拉伯半岛的蓝藻物种通过其专门代谢物和化合物展现出多样的生物学活性，可分为几个主要功能类别。尽管微藻生物活性物治疗潜力巨大，但首先需彻底检查其在人体中使用的安全性。除产生潜在危险的肝毒素（微囊藻毒素）和积累重金属外，长期摄入微藻还与肝损伤相关。一些过敏反应包括过敏性休克也有报道。此外，可能的免疫调节效应可能对自身免疫疾病患者有害，药物互作也是需考虑的因素。因此，在获得FDA批准前，需要全面的毒理学特征、致敏性测定和药代动力学测定，监管框架也需发展以充分管理这些产品固有的风险。
2.3.1 抗微生物活性
源自蓝藻的抗微生物化合物因对抗菌耐药性的担忧而成为新治疗候选物的重要来源。这些化合物通过不同作用机制对细菌、真菌和病毒表现出活性。念珠藻属（Nostoc）表达基于蓝藻病毒蛋白-N的一系列活性，具有特别有效的抗病毒作用，其念珠藻环肽次级代谢物表现出抗毒素和抗菌作用。海岸鞘丝藻（Lyngbya aestuarii）产生的龙酰胺C和2,5-二甲基十二烷酸显示出位点特异性抗菌和抗真菌活性。Chroococcidiopsis cubana产生的癸酸表现出全谱抗微生物活性，包括抗菌、抗病毒、抗真菌和抗炎特性。
2.3.2 抗炎活性
蓝藻来源的抗炎化合物通过多种分子途径为治疗炎症性疾病提供了选择。聚球藻属（Synechococcus）物种产生高效抑制炎症的抗炎脂肽。Aphanothece sp.产生专门的硫酸化多糖sacran，具有特定抗炎作用。大石囊藻（Entophysalis major）产生的鞘丝藻素（scytonemin）色素具有抗炎作用并能抑制酶。
2.3.3 抗氧化活性
蓝藻抗氧化化合物在对抗氧化应激和其他相关细胞损伤方面具有显著保护作用。色球藻属（Gloeocapsa）产生糖醛酸，即半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸，表现出抗氧化保护和金属螯合活性。细鞘丝藻属（Leptolyngbya）产生叶绿素、类胡萝卜素、酚类和黄酮类化合物的复杂混合物，导致抗氧化和抗癌作用。钝顶节旋藻（Arthrospira platensis）和纺锤形Limnospira fusiformis产生多种化合物，包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻胆蛋白和几种叶绿素，有助于其强大的抗氧化潜力。
2.3.4 神经保护活性
蓝藻的神经保护化合物在治疗神经退行性疾病和认知增强方面具有潜力，通过多种机制包括抗神经炎症特性和神经保护。Westiellopsis prolifca含有槲皮素化合物，可增强认知功能以及神经保护和抗神经炎症特性。嗜盐细鞘丝藻（Leptolyngbya halophile）含有特定黄酮类，木犀草素-7-葡萄糖苷和柚皮素，具有神经保护、肾脏保护和抗动脉粥样硬化作用。此外，一些物种通过多种机制发挥抗癌作用，如Geitlerinema产生藻蓝蛋白，对人肺肿瘤细胞显示特异性细胞毒性作用；螺旋藻（Spirulina）产生不饱和脂肪酸、氨基酸、类胡萝卜素和酚类化合物的混合物，具有抗癌、抗氧化和神经保护作用。
2.3.5 免疫调节与代谢效应
蓝藻产生的具有免疫调节和代谢特性的化合物可用于调节免疫系统或治疗代谢性疾病。席藻属（Phormidium）产生C-藻蓝蛋白，具有肝脏保护作用。Geminocystis产生多种藻胆蛋白和棕榈酸甲酯，具有抗氧化和抗脂质过氧化能力。束丝藻属（Aphanizomenon）产生C-藻蓝蛋白、β-苯乙胺和omega-3多不饱和脂肪酸（PUFAs），共同贡献其抗炎作用。
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应用
3.1 蓝藻作为生物氢来源
蓝藻代表有前景的生物氢来源，在可再生能源生产中具有显著优势。作为最纯净和有价值的生物燃料，氢作为未来环保能源载体显示出巨大潜力。与常规制氢方法（如化石燃料重整）相比，蓝藻系统提供了可持续、碳中性的替代方案，尽管效率仍是关键限制。这些光合微生物拥有复杂的氢代谢酶系统，包括两类酶：固氮酶和氢化酶。在正常培养条件下，光合微生物将光合能量导向自身代谢而非H2生产，但在氧、氮或硫饥饿等特定条件下可触发氢生产，尽管所有三种酶都对O2含量高度敏感。许多蓝藻属表现出氢生产能力，包括鱼腥藻属（Anabaena）、眉藻属（Calothrix）、鞘丝藻属（Oscillatoria）、蓝细菌属（Cyanothece）、念珠藻属（Nostoc）、聚球藻属（Synechococcus）、微囊藻属（Microcystis）、Gloeobacter、隐球藻属（Aphanocapsa）、Chroococcidiopsis和微鞘藻属（Microcoleus），其中许多是阿拉伯半岛本土物种。值得注意的是，聚球藻属（Synechococcus）PCC 7942取得了显著成果，氢产率达到162.52 μmol/mg chl/h，而集胞藻属（Synechocystis）PCC 6803的产率为18.4 μL H2/mg chl/h。在阿拉伯半岛，平板式和跑道池生产系统被确定为最经济的，生物量生产成本低至2.9 �?kg?1，通过提高光合效率和维持较高培养温度可进一步降低。总体而言，蓝藻在可持续生物制氢方面潜力巨大，但实际实施受限于低产率、氧敏感性和物种及培养系统的变异性。
3.2 蓝藻用于生物修复
蓝藻在生物修复应用中比真菌、酵母和苔藓等微生物更高效，因其具有更厚的粘液层增加结合能力，以及高表面积和简单的营养需求。蓝藻能有效降解多种有机污染物，特别是烃类。例如，蓝藻能氧化原油中的多环芳烃（PAHs）。研究表明，包括盐生鞘丝藻（Oscillatoria salina）、Plectonema terebrans和隐球藻属（Aphanocapsa）sp.在内的蓝藻 consortium 可去除原油的脂肪族、蜡、沥青和芳香族化合物。此外，耐盐鞘丝藻属（Oscillatoria）sp.在添加NPK肥料后，烃浓度从8.992 mg/L降至1.486 mg/L。蓝藻在多种废水处理中展现出前景，包括水产养殖、养猪和污水。其效率与从大气中捕获二氧化碳并同时利用废水中的营养物质有关，从而有效处理并产生富含碳水化合物和蛋白质的生物质。蓝藻具有修复重金属的能力，如鱼腥藻（Anabaena oryzae）和Cyanosarcina fontana能主动从污水中吸收大量的铁、铅、铜和锰。对于铅修复，Gloeocapsa物种有效，最大铅积累达232.56 mg g?1。鞘丝藻属（Oscillatoria）sp.还能通过产生胞外生物絮凝剂来修复多种重金属（铅、镉、铜、锌、钴、铬、铁和锰）。阿拉伯半岛蓝藻的地理分布和生境驱动的多样性显示，多数物种缺乏记录的生物量生产力数据，这是需要进一步研究的领域，因为高生物量产率是决定特定菌株用于废水处理经济可行性的关键因素。
3.3 蓝藻作为生物肥料
蓝藻已成为化学肥料的高效可持续替代品，为植物生长、作物生产和土壤质量提升提供显著益处。这些微生物因其多样的代谢能力而成为有价值的生物肥料。蓝藻通过多种机制增强土壤肥力，如通过多糖介导的土壤团聚维持土壤结构、固定大气氮、通过粘性物质改善土壤孔隙度，以及分泌生长促进激素如生长素、赤霉素、维生素和氨基酸。念珠藻属（Nostoc）和鱼腥藻属（Anabaena）物种是众所周知的例子，分别能固定20–25 kg和60 kg氮每公顷每季。研究表明，使用固氮蓝藻混合物（Nostoc commune、N. linckia、Nostoc sp.和Anabaena iyengarii var. tenuis）进行生物施肥，允许减少50%氮肥使用，同时保持同等水稻产量和品质。实验证据支持其促生长作用，如Phormidium sp. ISC108处理显著改善玉米种子发芽、幼苗生长指标和叶绿素含量。Nostoc minutum和Anabaena spiroides与有机肥结合使用，使蚕豆干重分别比全化学和有机肥应用增加41%和103%。总体而言，蓝藻作为多功能生物肥料，整合了养分供应、土壤调理和植物生长刺激。
3.4 蓝藻作为生物塑料来源
聚羟基脂肪酸酯（PHAs）是中性脂质，包括蓝藻在内的生物将其作为能量储备和碳源储存在细胞内。聚羟基丁酸酯（PHB）是PHA的一种形式，因其热塑性类似于聚丙烯且100%可生物降解而特别受关注。蓝藻因其独特特征成为有前景的PHA生产者，这些光合生物可通过产氧光合作用合成PHA，同时生长所需营养极少，能固定大气CO2并在氮限制条件下转化为PHA。研究表明，在正常光自养条件下，PHB水平通常低于干重的9%，但营养胁迫条件，特别是氮或磷酸盐剥夺，可显著增强PHB积累。例如，氮剥夺使聚球藻属（Synechococcus）sp.的PHB含量增至干重的27%，而磷酸盐限制使念珠藻属（Nostoc muscorum）的PHB积累达23%。对于大规模生产，蓝藻PHB培养系统类似于藻类生物燃料，主要采用开放或封闭培养系统。尽管许多野生型和转基因蓝藻在优化实验室条件下表现出PHB积累，但大规模生产研究仍然有限。Spirulina菌株LEB 18在光生物反应器中生物聚合物含量达到44%。总体而言，蓝藻为生物塑料生产提供了可持续且多功能的平台，但需通过代谢工程、过程优化和反应器设计改进来解决低基线产量、菌株变异性和可扩展性等挑战。
3.5 蓝藻的生态应用
有益蓝藻的使用为传统管理实践提供了环境友好替代方案。蓝藻群落可增强土壤微生物群多样性，同时改善土壤条件。在氮有限的光合环境中，蓝藻是主要的固氮生物。研究发现，在内蒙古达尔罕旗的沙漠土壤中，微鞘藻（Microcoleus vaginatus Gom）和Scytonema javanicum Born et Flah的出现使土壤肥力提高了五倍。在印度Hisar半干旱地区，Anabaena doliolum、Cylindrospermum sphaerica和Nostoc calcicola刺激了碳和氮矿化，增强了土壤微生物活性。蓝藻还是干旱生态系统中的先锋微生物，是首批定殖陆地的生物，促进其他微生物群落过渡并增加微生物多样性。蓝藻还显著有助于减少甲烷排放。甲烷（CH4）是一种强效温室气体，其全球增温潜势在20年时间尺度上约为CO2的80倍。水稻种植是甲烷排放的重要来源。微宇宙实验表明，接种两株蓝藻（眉藻属Calothrix和念珠藻属Nostoc）使CH4排放减少了20倍。另一项研究记录集胞藻属（Synechocystis）最有效降低甲烷浓度，比无蓝藻对照高10–20倍，且这种缓解作用依赖于光照可用性。综合尿素、蓝藻混合物和Azolla microphylla的土壤处理比单独尿素处理具有更快的甲烷氧化活性。总体而言，蓝藻在土壤恢复、养分循环、生态演替和温室气体减排方面发挥多功能生态作用。
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研究空白与未来方向
尽管对阿拉伯半岛蓝藻的研究不断增长，但仍存在一些关键空白限制了实验室发现向实际可扩展应用的转化。主要局限包括实验方法缺乏标准化，包括培养条件、提取技术和分析方法。另一个关键空白是对物种特异性变异的理解有限。此外，大多数研究仍局限于实验室规模，极少涉及中试或工业规模实施。对于治疗应用，尽管已鉴定出多种生物活性化合物，但缺乏体内研究、临床验证和毒性评估。未来研究应优先制定标准化方案，采用代谢工程、组学技术和合成生物学等先进方法增强代谢物生产并优化菌株性能。此外，扩大生产系统，特别是通过改进光生物反应器设计并与现有工业过程整合，对商业可行性至关重要。还需要开发结合多种应用的集成多功能系统，如将废水处理与生物量生产耦合，或将生物制氢与碳捕获连接。阿拉伯半岛微藻研究的未来需考虑其独特的政治、经济和环境条件，最重要的研究领域包括：建立基于分子条形码的集成区域生物多样性数据库；开发具有成本效益的培养系统以支持贫困地区或欠发达地区的藻类培养；研究嗜盐/嗜热物种用于生物能源生产和生物修复；建立跨境网络；将藻类生物技术整合到现有循环经济和用水安全框架中。
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结论
对阿拉伯半岛蓝藻物种的全面综述阐明了它们作为解决技术、环境和农业挑战的生物资源的卓越潜力。其多样的代谢能力扩展了从治疗产品到环境解决方案的用途。值得注意的应用包括生物制氢、可持续农业的生物施肥、污染物和重金属的生物修复，以及通过聚羟基脂肪酸酯（PHA）合成在生物塑料生产中的不断演进的作用。它们在环境中的作用是非凡的，可缓解甲烷并增强土壤微生物，为应对环境问题提供自然解决方案。阿拉伯半岛独特的恶劣环境特征可能促使进化出具有弹性和代谢适应性的蓝藻菌株，使其非常适合极端条件下的生物技术应用。比较分析表明，虽然某些功能在物种间广泛保守，但其他功能高度依赖于物种和条件，这突显了靶向菌株选择的需求。鉴于能源安全、环境污染和可持续农业等全球挑战不断增长，研究和利用这些微生物至关重要。未来研究方向还应包括优化生长条件、提高化合物产量，以及在这些多功能微生物的跨部门更有效利用。
