在我国的青藏高原,内蒙古和山西等地存在一类特殊的自然景观——盐湖。盐湖,是咸水湖的一种,湖中的盐浓度高达38%,而普通海水的盐度只有3%左右。很难想象在盐几乎达到饱和的盐湖中,会有生命迹象的存在。但确实就存在着一类喜欢生活在高盐环境中的微生物——
极端嗜盐古菌
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极端嗜盐古菌的存在是盐湖在高温时呈现美丽红色的原因之一(图1)。它们能够生产出一些特殊产物,如在营养过剩的情况下可以合成一种生物可降解塑料——聚羟基脂肪酸酯(PHA,polyhydroxyalkanoates)。 PHA 是近30多年迅速发展起来的一种生物高分子材料,它是由微生物合成的一类羟基脂肪酸组成的生物聚酯。 PHA 与传统的石油化工塑料具有相似的材料学性质,现已用做各种包装材料和日常消费用塑料制品,是一种绿色环保塑料。同时,由于 PHA 具有良好的生物相容性及生物可降解性,在生物医学工程领域显现出很大的应用价值。
图1 2017年夏季山西运城盐湖俯瞰图
通过10余年的系统研究,中科院微生物研究所向华研究团队已经可以在分子水平上阐明嗜盐古菌合成生物可降解塑料 PHA 的过程。目前,该团队已在多个微生物领域知名期刊上发表了20余篇系列论文。近日,该团队在利用嗜盐古菌合成高附加值生物医学材料方面的研究又取得了系列新进展。
地中海富盐菌是一株极端嗜盐古菌模式菌株,可利用多种廉价碳源高效合成 3HV 单体比例恒定(~10 mol%)的 PHBHV ( PHBHV 是 PHA 材料的一种,由 3HB 和 3HV 单体组成),并可采用水提法方便地提取 PHA ,因此具有重要的工业开发潜力。