以嗜盐菌为代表的极端微生物，正加速推动下一代工业生物技术发展。其中，盐单胞菌因能天然合成生物可降解塑料PHA，且可在高盐高碱环境中生长，能抵御杂菌污染、实现非灭菌开放式发酵，从而大幅降低生物制造成本。近日，中国科学院微生物研究所向华团队在盐单胞菌的开发与应用方面取得系列新进展，展现了嗜盐微生物在绿色生物制造中的应用潜力。
团队从内蒙古盐碱湖中分离出一株低盐高碱的盐单胞菌X339，该菌株可用纤维二糖、木糖、阿拉伯糖等非粮碳源快速生长。在盐浓度3%（与海水接近）、pH 9的非灭菌开放体系中，X339以小麦秸秆水解液为原料合成大尺寸PHA颗粒，摇瓶水平产量达5.11 g/L，碳源转化率为0.30 g/g，是目前报道的嗜盐菌利用秸秆水解物的最高产量 (Bioresource Technology, 2025)。
图1 低盐高碱盐单胞菌底盘细胞的筛选和利用
为了实现X339的代谢工程改造，团队基于其内源CRISPR-Cas系统，成功建立了该菌的精准基因编辑技术。使用该技术叠加敲除其甲基柠檬酸合酶（参与丙酸代谢旁路）基因prpC和胞外多糖合成基因簇PS1 (23.6 kb)，构建了工程菌ΔPS1ΔprpC，该菌株PHA含量达62.5%，丙酸到PHA单体3HV (3-羟基戊酸) 的转化率从1.8%提高到100%，最终实现了具有优良材料性能的PHBV的高效合成 (Chemical Engineering Journal, 2025)。
图2 低盐高碱盐单胞菌的基因编辑技术开发及工程菌构建
同时，团队对工业化底盘蓝发盐单胞菌TD进行了基因编辑技术优化及菌株代谢工程改造，赋予了底盘细胞快速自絮凝及可被电转化的能力 (Communications Biology, 2023)。此外，团队受邀撰写了题为 “Utilization of gene manipulation system for advancing the biotechnological potential of halophiles: A review” 的综述论文(Biotechnology Advances, 2024)，全面总结了嗜盐微生物遗传操作系统及其在生物技术中的应用。
中国科学院微生物研究所特别研究助理徐桐为以上论文的第一作者，向华研究员和韩静项目研究员为共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金的资助。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852425002421
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725069852
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975023002094
https://www.nature.com/articles/s42003-022-03570-y
