1.3.1 环境污染修复
高盐废水处理过程中,酶活性会受到高盐浓度的抑制而降低处理效果,耐盐酶在高浓度NaCl条件下仍然具有催化活性,因而在环境污染修复中具有重要作用。例如,耐盐单宁酶可用于治理单宁污染的工业废水和农业废料[],耐盐木聚糖酶可用于污水处理以及海产品的降解[],此外某些嗜盐微生物产生的有机磷酸脱水酶制剂也已用于净化盐环境中的有机磷化学毒剂[]。还可从耐盐酶氨基酸的组成特性获得启发,对用于高盐废水处理的生物酶人工修饰改造,在不改变酶活性位点的前提下,改变蛋白质的表面氨基酸种类,增加酸性氨基酸比例,获得耐高盐活性强的生物酶,这种生物酶与固定化酶技术结合并应用于废水处理工程中,不仅高效、环保、无二次污染,还提高了酶处理废水的稳定性及酶的利用率[]。
1.3.2 食品加工
在食品及海产品加工过程中,利用耐盐酶可改善加工产品口感、品质及生产工艺等。例如,在酱油高盐稀态发酵过程中加入耐盐性的谷氨酰胺酶,不仅能有效提高酱油中谷氨酸的含量,进而提高其鲜味,改善酱油的综合口感,而且不会对酱油的其它理化指标和感官指标产生负面影响[]。
1.4.1 提高农林业产量
土壤盐渍化是影响农林业生产、导致农林业生物量减少的主要非生物胁迫因子之一。盐分胁迫严重干扰植物体内已存在的细胞及整株水平上的水分及离子稳态,造成植物细胞分子损伤,生长延滞甚至死亡[]。因而,发掘和研究耐盐基因资源,并通过常规杂交、组织培养、分子标记辅助选择和转基因等手段,将耐盐基因转入优良农作物品种中[],以获得耐盐性较强的农作物品种,从而使农林作物的生物量增加,以满足广大含盐量高的地区对耐盐、高产优质农作物品种的需求。
1.4.2 节约生产成本
在相关酶制剂、药物、工业原料等目标产物的发酵制备中,常需要通过高温、高压创造无菌环境,这不仅需要消耗大量水电能源,同时也会增加连续发酵过程中的时间和设备成本。耐盐微生物可在高盐培养基中正常生长,而其它微生物的生长在此条件下则受到明显的抑制,因此通过分离或遗传改造,耐盐微生物进行上述目标产物的生产可在未灭菌和消毒的条件下进行,在一定程度上将大大降低生产成本[]。
1.4.3 污水处理
污水中盐度及有机污染物种类不一,利用常规微生物处理污水很难发挥作用,耐盐微生物在高盐环境下有明显的优势,因此挖掘具有高盐有机污染物耐受性的降解菌能有效解决上述问题,且通过基因工程改造优势菌株比传统筛选分离微生物更快获得目的菌株。将挖掘出的优良耐高盐基因元件整合到目的菌株中,赋予不同污染物降解菌株以高盐耐受能力,使其能在高盐废水处理上发挥应用价值;也可根据实际需要,结合合成生物学手段,构建耐高盐基因或者蛋白质生物元件标准化元件库,设计新的代谢网络和途径,重构目标菌株[]。此外,还可将产耐盐基因的耐盐微生物用于化工、石油、采矿等工业。
2.1.1 基于序列的筛选
序列筛选无需依赖重组基因在外源宿主中的表达,可通过设计已知相关功能基因的序列探针或PCR引物,依赖目的基因保守区域的DNA序列进行杂交或PCR扩增筛选得到目的基因,再使其异源表达,获得具有生物活性的代谢物。该法克服了功能筛选法中必须依赖表达后的活性产物进行检测的不足,效率较高。但是该筛选法存在两个主要的缺陷:(1)引物的设计依赖于已有的序列信息,筛选文库中那些与已知基因序列完全不同的基因就非常困难,因而很难发现新的活性物质;(2)通过PCR扩增功能基因,一般只能获得结构基因的片段,并不能获得完整的功能基因。利用PCR扩增,Ausec等[]从沼泽土壤宏基因组Fosmid文库中筛选获得漆酶基因LacM,该酶在100 mmol/L NaCl条件下保留85%−95%的活性。
2.1.2 基于功能的筛选
功能筛选不依赖于任何已知序列信息,直接根据文库中目的克隆表达的性状在选择培养基上进行筛选。因此,可依据携带耐盐基因的克隆能在高含盐量平板上生长的特点,筛选获得具有耐盐活性的阳性克隆,再对其进行测序及分析,进而获得相应的耐盐基因。该方法可获得完整的功能基因或带有目的基因的基因簇,而且这些功能基因很可能是全新的。功能筛选法通常要求目的基因(簇)在宿主中表达良好,能够正常溶解表达产物,而且能够准确地折叠产生蛋白质。然而,许多克隆的外源基因在新的遗传背景中并不能表达或表达后没有活性,导致筛选效率较低。
利用功能筛选,Martin等[]从与褐藻相关的微生物宏基因组文库中获得一个耐盐的纤维素酶Cell5.1_3,该酶在3 mol/L KCl或4 mol/L NaCl中培养24 h仍分别保持93%和97%酶活性。梁华忠[]以0.2 mol/L NaCl为筛选因子,从古盐井宏基因组文库中获得98个耐盐克隆及耐盐基因K-ArsB (ArsB膜转运蛋白基因),其编码的蛋白属于ArsB/NhaD透性酶超蛋白家族。Mirete等[]首次构建恢复后盐场的卤水和中度盐根际样品宏基因组文库,并通过3% NaCl筛选获得11个耐盐相关基因,其中包括编码与渗透适应有关的甘油转运蛋白、DNA/RNA解旋酶及内切酶III (Nth)等。










