米兰官网-小蓝藻撬动生态大治，它让盐碱地变良田有了新可能—新闻—科学网

全世界天气变化加重了泥土盐渍化的严重态势，约10亿公顷地盘受此威逼，而戈壁中骄阳烧灼下的泥土含盐量最高可达平凡海水的1.3倍，成为生命难以安身的极度情况。但戈壁的“皮肤”生物泥土结皮却能于此固执生长，此中的上风类群荒原蓝藻，更是我国西北生态修复的“主力军”，让荒原化地盘重焕生气希望。荒原蓝藻毕竟藏着如何的耐盐“保存秘笈”？近日，兰州年夜学与安徽医科年夜学结合科研团队初次从基因组层面揭开了这一答案。相干论文发表在《细胞陈诉》。

被低估的“戈壁特种兵”，竟有超高耐盐本事

让兰州年夜学生态学院博士后、论文第一作者叶彤下定刻意深切研究荒原蓝藻耐盐机制的，是一次打破通例的试验。持久以来，学术界将戈壁归为低盐生境，默许荒原蓝藻为不耐盐类群，相干研究多聚焦在海洋、盐湖蓝藻这些耐盐“科班身世”的物种。

这次研究的焦点样本，是从腾格里戈壁收罗的一株上风蓝藻，是戈壁中名不虚传的“开荒前锋”。“它属在念珠藻属，是开始于泥土外貌定殖形成结皮的类群之一，既能固碳又能固氮，并且不仅耐盐，于超低温、极端干旱、强辐射等极度情况下袒露数小时，恢复正常前提后依然能活蹦乱跳。”叶彤先容道。

但她不雅察到，戈壁降水稀疏、蒸发强烈，泥土盐分没法淋溶会连续堆集，现实盐浓度其实不低。“我先于0.1-0.3M盐浓度做试验，蓝藻只受了点皮外伤，就像我踹了它一脚，它转头瞥了我一眼：‘就这？’”叶彤笑着回忆，随后她将盐浓度晋升至远超海水的0.75M，蓝藻寂静很多天后竟古迹般复生，这一发明完全倾覆了她的认知，也让研究团队坚定了深切探究其耐盐机制的刻意，“咱们就是要看看，这个被年夜部门文献低估的‘戈壁特种兵’，耐盐本事到底及海洋蓝藻有甚么纷歧样。”

荒原特有“三板斧”+跨生境“通用东西箱”

颠末深切研究，团队发明荒原蓝藻的耐盐能力，源在一套独占的“独门特技”，还有拥有与其他生境耐盐生物同享的“通用本事”，这两重秘笈让它能于高盐戈壁中站稳脚根。叶彤暗示，荒原蓝藻的独门特技，可谓专为戈壁高盐情况量身打造的“三板斧”，每一一招都精准破解了极度情况的保存难题。

第一板斧，是给光合体系装上“备用轮胎”。光互助用是蓝藻贮存能量的要害，而高盐情况会严峻粉碎光合体系 Ⅱ 中的 D1 卵白。研究发明，这株蓝藻中卖力出产 D1 卵白的 psbA 基因发生显著扩张，且 5 个拷贝的要害位点发生了 “H359N” 突变。“基因突变自己是随机的，但进化会筛选并保留有益突变，这个突变能让 D1 卵白的‘维修’效率年夜年夜提高。” 叶彤注释，就像给汽车预备了多个备胎，爆胎后能马上改换，确保光合体系于高盐情况下连续运转，这也是蓝藻能于极度情况中维持能量供给的焦点要害。

第二板斧，是构建“情况感知雷达网”。戈壁情况瞬息万变，白日盐分飙升、夜晚相对于暖和，蓝藻需要敏锐感知情况变化并和时应答。研究发明，该蓝藻年夜幅扩大了 rcp1 基因家族，这是感知平明光旌旗灯号的要害基因，且扩张水平远超其他蓝藻，这也是荒原蓝藻独占的特性。“于盐勒迫下，这些‘雷达’基因会被年夜量激活，协助蓝藻精准感知日夜瓜代带来的盐分颠簸，第一时间启动应答机制，相称在给蓝藻装了一套敏捷的情况监测体系。” 叶彤说。

第三板斧，则是多通路协同作战的“抗逆组合拳”。盐勒迫早期，蓝藻的光互助用及能量代谢会被按捺，活性氧年夜量堆集，此时硫代谢通路会率先被激活，一方面提供谷胱甘肽断根活性氧、修复 DNA，另外一方面撑持铁硫簇合成；铁硫簇再与其他物资协同作用，加强光体系 Ⅰ 的轮回电子流，为光体系 Ⅱ 的修复供能。

“简朴来讲，硫代谢卖力‘清障’，电子通报链卖力‘供能’，二者共同让受损的光合体系快速恢复。”叶彤先容，研究还有发明γ-谷氨酰半胱氨酸、组氨酸等13种氨基酸于盐勒迫下会显著堆集，形成重大的“抗逆代谢库”，这些氨基酸并不是单打独斗，而是彼此调控、团队作战，进一步晋升蓝藻的耐盐能力。

为验证其功效，团队选择年夜肠杆菌开展跨物种试验，“由于年夜肠杆菌及蓝藻都是原核生物，底层机制相通，能更正确验证基因自己的耐盐功效。”叶彤说。

试验成果使人振奋：于年夜肠杆菌中敲除了这四个基因的同源物，菌株于1 M 盐勒迫下生长严峻受阻，此中 uspA 敲除了株受影响最显著；回补这些基因后，菌株生长能力恢复，过表达株的耐盐能力甚至远超野生型。

“这申明这四个基因的功效于差别物种间是守旧的，都是耐盐的要害基因。” 叶彤暗示，这次研究初次展现了它们于原核生物耐盐中的焦点作用，为后续基因工程革新提供了全新的靶点。此中 uspA 基因的功效更是广泛，不仅能抗盐，还有能应答紫外辐射、养分匮乏等多种勒迫，团队推测它可能经由过程调控卵白质磷酸化促成甜菜碱合成，而甜菜碱恰是渗入压调治的 “妙手”。

从基础研究到运用落地，微小蓝藻撬动生态年夜文章

这次研究初次从基因组层面揭拓荒漠蓝藻的耐盐之谜，为盐碱地管理、生态修复等范畴提供了全新的思绪。叶彤暗示，研究的最终方针，是让基础研究的结果走出试验室，真正运用到现实的生态修复及出产糊口中。

于荒原修复范畴，人工蓝藻结皮技能早已经于我国西北多地落地奏效。“刘永定老师长教师1999年就成立了体系的荒原蓝藻治沙技能流程，咱们团队与西北院互助，于腾格里、库布齐等戈壁推广运用，20多年来已经染绿近6万亩地，库布齐戈壁达拉特旗项目区的林草笼罩率更是从不足15%晋升至80%以上。”

叶彤先容，接下来团队规划经由过程基因工程手腕，将这次发明的耐盐上风基因于治沙蓝藻中过表达，培育更“耐造”的蓝藻品种，“先于试验室验证效果，再到小型树模田实地查验，争夺做出实用的新型治沙产物，让蓝藻于更高盐的盐碱化地盘上阐扬作用。”

叶彤暗示，于农业范畴，carB 基因编码的 CPSⅡ 基因是蓝藻及植物独占的，其耐盐功效的发明，也为小麦、玉米等农作物的耐盐改进提供了新的靶点，将来若能乐成运用，有望让盐碱地也能种出食粮，盘活全世界年夜量盐碱化农田，为保障食粮安全孝敬气力。

“连一株小小的蓝藻都能于戈壁的高盐情况中努力在世，它的保存聪明值患上咱们不停摸索。”叶彤暗示，团队还有规划经由过程短视频、科普文章等情势，让更多人相识荒原蓝藻的价值，让这份“冷门”研究被更多人存眷及撑持。将来，跟着研究的不停深切，这些藏于戈壁中的“小小生命”，势必于盐碱地管理、生态修复的门路上，绽开出更年夜的色泽。

相干论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.116988