嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）和卤螺菌属 (Halorhodospira) 特征特性、富集分离和保存方法

属 II 嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）

一、嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）细胞形态与生理特性

细胞为杆状，单生或成对存在，借鞭毛（flagella） 运动，通过二分裂（binary fission） 繁殖。革兰氏染色阴性，属于γ-变形菌纲中的外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae）。

不形成气泡和内生孢子。

生长依赖于化学有机营养条件，以氧气或硝酸盐作为电子受体。不具备光能生长能力，不产生光合色素。过氧化氢酶和氧化酶阳性。

属中温嗜盐菌，生长需要钠离子。

DNA的G+C摩尔百分比（mol% G+C） 为：67 (Tm)。

模式种（Type species）：水油嗜盐单胞菌（Arhodomonas aquaeolei）Adkins, Madigan, Mandelco, Woese and Tanner 1993, 518

二、嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）进一步描述信息

水油嗜盐单胞菌（Arhodomonas aquaeolei）是已知少数纯化学营养型细菌之一，其在系统发育上既与γ-变形菌纲中的光合紫色硫细菌相关，又归属于系统发育上相当一致的外硫红螺菌科分支。

根据其16S rDNA序列分析，该菌在遗传上与卤螺菌属物种最为相似，但差异足以被认定为一个独立的属。

水油嗜盐单胞菌的序列中也存在位置420 (UGCG)处的特征环结构，以及在覆盖位置1361的环区存在额外C碱基的特征。

嗜盐单胞菌属与卤螺菌属及外硫红螺菌属物种均具有高盐浓度生长需求和碳源利用谱狭窄的共同特点。

大多数碳水化合物不支持其生长，但能利用其他简单有机化合物。该菌不具备进行光能营养代谢的能力。

三、嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）富集与分离程序

水油嗜盐单胞菌（Arhodomonas aquaeolei）发现于石油储层产生的地下卤水中，该生境长期缺乏光照。

通过将该卤水直接涂布于含15% NaCl的平板计数琼脂上，随后在23℃、有氧条件下培养，成功分离得到该菌。目前有关该菌的信息均基于此单一分离株。

四、嗜盐单胞菌属（Arhodomonas）保藏程序

菌种可通过常规冷冻干燥法保存。

五、嗜盐单胞菌属与其他属的鉴别

16S rDNA序列相似性分析表明，水油嗜盐单胞菌（A. aquaeolei）与外硫红螺菌科存在亲缘关系，且与卤螺菌属相似度最高。

该菌可通过以下特征与这些光合细菌明确区分：严格的化能营养代谢模式、不具备光能生长能力，以及缺乏光合色素。

尽管它与卤螺菌属物种同样需要高盐浓度环境，且碳源利用谱有限——这一特性与其光合亲缘菌相似，但其独特的营养代谢方式构成了关键的鉴别依据。

水油嗜盐单胞菌与外硫红螺菌科其他属的鉴别特性详见本卷描述该科的章节中的表1。

六、嗜盐单胞菌属物种列表

1. 水油嗜盐单胞菌（Arhodomonas aquaeolei）

词源：L. gen. n. aquae 水的；L. gen. n. olei 油的；M.L. gen. n. aquaeolei 来自油中的水。

细胞为直短杆状，0.8–1.0 × 2.0–2.5 μm，借一根极生鞭毛运动。代谢严格化学营养。可利用乙酸盐、丙酸盐、乳酸盐、丁酸盐、戊酸盐、异戊酸盐、乙醇、甘油、谷氨酸、谷氨酰胺和木糖等简单有机化合物作为底物进行好氧化学营养生长。不能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、甘露糖、麦芽糖、乳糖、柠檬酸盐、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、组氨酸、精氨酸、丝氨酸和色氨酸。可还原硝酸盐，但不能还原亚硝酸盐。氧化酶、过氧化氢酶和脲酶阳性，但精氨酸、赖氨酸和鸟氨酸脱羧酶阴性。可水解吐温80，但不能水解酪蛋白、DNA、七叶苷、明胶和淀粉。细胞对氯霉素、青霉素和四环素敏感。

中温极端嗜盐菌，最适生长NaCl浓度为15%（范围：6–20%）。

生境：油田卤水。

DNA的G+C摩尔百分比为：67 (Tm)。

模式菌株：HA-1, ATCC 49307。

GenBank登录号（16S rRNA）：M26631。

属 III 卤螺菌属 (Halorhodospira)

一、卤螺菌属 (Halorhodospira) 细胞形态与生理特性

细胞呈螺旋状或杆状，直径0.5–1.2微米，通过极生鞭毛运动，以二分裂方式繁殖。革兰氏染色阴性，属于γ-变形菌纲 。

其内部光合膜呈片层堆叠状，并与细胞质膜相连。光合色素包括细菌叶绿素a或b以及类胡萝卜素 。

在无氧条件下，它们能以还原性硫化合物为电子供体进行光能自养 ，或利用有限的简单有机化合物进行光能异养。能将硫化物氧化为单质硫，并沉积于细胞外，并可进一步氧化为硫酸盐。

生长依赖于高盐和碱性环境。所有已知物种均要求总盐浓度大于10%（重量/体积），部分物种甚至可在饱和盐溶液中生长。

为应对盐和渗透压胁迫，细胞会积累甘氨酸甜菜碱、四氢嘧啶和海藻糖作为相容性溶质。生长无需生长因子。储存物质包括多糖、聚-β-羟基丁酸酯和聚磷酸盐。

卤螺菌属 物种发现于含有硫化物并暴露于光照的高盐和极端盐环境，这些环境的pH呈弱碱性至极端碱性（高达pH 11–12），例如盐滩、盐湖和苏打湖。

DNA的G+C摩尔百分比 (mol% G+C) 为：50.5–69.7。

模式种：嗜盐卤螺菌 (Halorhodospira halophila) (Raymond and Sistrom 1969) Imhoff and Süling 1997, 915（有效发表：Imhoff and Süling 1996, 110）（Ectothiorhodospira halophila Raymond and Sistrom 1969, 125.）

二、卤螺菌属 (Halorhodospira) 进一步描述信息

卤螺菌属的细胞通常为螺旋形，但在严重的渗透胁迫下（即低盐浓度时），会倾向于变为弧菌状至杆状，并且体积增大。

嗜盐绿卤螺菌 (H. halochloris) 的光合膜已被深入研究。在电子显微镜下的负染标本中，可观察到规则的颗粒状结构。

包括图像分析在内的更详细工作表明，在嗜盐绿卤螺菌和阿布戴马莱克卤螺菌 (H. abdelmalekii)（以及其他含有细菌叶绿素b的细菌）中，光合复合物以规则的六边形阵列排列。

嗜盐绿卤螺菌和阿布戴马莱克卤螺菌的细菌叶绿素b是与D-2,10-植二烯醇酯化的，而非像嗜盐卤螺菌的细菌叶绿素a那样与植醇酯化。

嗜盐卤螺菌中含有正常的螺旋菌素系列的类胡萝卜素，其中螺旋菌素是主要成分，玫红品（ Rhodopin）的含量可忽略不计。

嗜盐绿卤螺菌和阿布戴马莱克卤螺菌的类胡萝卜素含量较低，主要成分为甲氧基-羟基番茄红素葡萄糖苷、羟基番茄红素葡萄糖苷和二羟基番茄红素二葡萄糖苷，同时也发现了大量的二羟基番茄红素二葡萄糖苷二酯。

卤螺菌属是已知最嗜盐的真细菌之一。就其盐反应和最适生长所需盐浓度而言，卤螺菌属属于极端嗜盐菌。

在碱性和高盐度的盐湖及苏打湖中，它们通常能形成大规模的水华 (blooms)，使水体或沉积物层面呈现红色或绿色。

为了适应高盐浓度并应对高外部渗透压，细菌和其他单细胞微生物必须积累与细胞分子结构和代谢过程相容的、具有渗透活性的分子，这些分子被称为相容性溶质或渗透剂。

与分别选择性积累甘油和钾离子的嗜盐藻类和古细菌不同，卤螺菌属积累甘氨酸甜菜碱、四氢嘧啶和海藻糖。

最初报道指出，甘氨酸甜菜碱是嗜盐绿卤螺菌中主要的渗透活性细胞质组分。

随后，一种新的作为渗透保护剂并在嗜盐绿卤螺菌和其他卤螺菌属细胞中高浓度积累的成分被鉴定为1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸。

该成分因其首次在外硫红螺菌科（当时为外硫红螺菌属）物种中发现而被命名为四氢嘧啶。

后来发现该化合物广泛分布于嗜盐真细菌中。与卤螺菌属不同，在外硫红螺菌属物种（嗜盐碱外硫红螺菌 E. haloalkaliphila 和死海外硫红螺菌 E. marismortui）中未发现四氢嘧啶和海藻糖作为渗透剂，它们特征性地积累甘氨酸甜菜碱、蔗糖和一种未知成分。

三、卤螺菌属 (Halorhodospira) 富集与分离程序

卤螺菌属物种已从世界各地的多种高盐环境（如盐湖和苏打湖）中分离得到。碱性苏打湖中天然存在丰富的外硫红螺菌属物种，这证明了它们对这些环境的成功适应。

从此类来源中，无需预先富集，使用天然样品通过琼脂稀释系列法即可实现分离。对高盐度和碱性的耐受性及依赖性，是富集卤螺菌属物种的强大选择条件。

基于瓦迪纳特龙 (Wadi Natrun) 苏打湖矿物成分的培养基适用于培养所有目前已知的卤螺菌属物种。该培养基（含20%总盐）的配方在外硫红螺菌属的描述中给出。

四、卤螺菌属 (Halorhodospira) 保藏程序

大多数菌种可在实验室工作台的漫射光条件下保存数月；若置于黑暗环境的琼脂深层中，则可保存长达一年。含细菌叶绿素b的菌种对长期保存更为敏感，尤其易受氧气和光照影响。

此类菌种应比嗜盐杆菌更频繁地转接传代。建议将液氮保存作为长期保藏的标准方法。

五、卤螺菌属 (Halorhodospira) 卤螺菌属与其他属的鉴别

卤螺菌属物种代表了光合紫色硫细菌中已知最嗜盐的种类，它们非常适应在高盐环境和碱性苏打湖中形成大规模水华。

卤螺菌属是极端嗜盐细菌，在总盐浓度低于10%时不能生长，而外硫红螺菌属的最适生长盐浓度低于10%。

当以硫化物作为光合电子供体生长时，卤螺菌属物种通过在其细胞外沉积单质硫，可与着色菌科的其他紫色硫细菌轻松区分。

外硫红螺菌属和卤螺菌属物种的鉴别可基于分子和生理学特性。嗜盐卤螺菌的吸收光谱在约890纳米处有明显峰值，但在830纳米处无吸收。

含有细菌叶绿素b的物种其长波长吸收峰在1010至1020纳米之间。外硫红螺菌属的几个物种能够在黑暗条件下的化能营养生长，而所有卤螺菌属物种都是专性光能营养的。

与外硫红螺菌属物种相反，卤螺菌属物种不含有显著比例的具有7个类异戊二烯单元的醌同系物，而是以甲基萘醌-8 (MK-8)、泛醌-8 (Q-8) 和一种短链甲基萘醌成分作为主要成分。

根据其脂肪酸组成，这两个属也形成独立的类群。它们的16S rDNA序列显著不同，这从许多签名序列以及87.2–89.9%的序列相似性中可以明显看出。

六、卤螺菌属 (Halorhodospira) 分类学评论

基于完整的16S rDNA序列比较重新评估外硫红螺菌科的分类后，极端嗜盐的物种从外硫红螺菌属中移除，并重新归属于新的卤螺菌属。

基于脂肪酸组成、16S rDNA序列和DNA限制性图谱分析，已识别出嗜盐卤螺菌菌株（研究包含12个菌株）存在两个不同但密切相关的类群。

这种多样性被认为是种内变异，很可能与不同的盐反应有关。与该属另外两个物种相比，嗜盐绿卤螺菌DNA的G+C摩尔百分比出奇地低。

同一属内近20%的差异是不寻常的，特别是在16S rRNA基因序列相当相似的情况下。然而，该G+C摩尔百分比数值已通过对总计三个菌株的两次独立分析得到确认。

七、卤螺菌属（Halorhodospira）物种的鉴别

卤螺菌属（Halorhodospira）物种的鉴别特征已总结于本卷描述外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae） 的章节中的表1；基于16S rDNA序列的卤螺菌属物种亲缘关系图详见该章图1。

表1.卤螺菌属物种的鉴别特征^a

注释：

a.符号说明：

+：特征阳性，或某些菌株可利用该底物；

±：特征阳性，或部分菌株可利用该底物（弱活性或生长）；

—：特征阴性，或大多数菌株不能利用该底物；

U：未知，无可用数据。

b.此外，含有大量短链异戊二烯醌。

c.所有物种均不利用甲酸盐、丁酸盐、葡萄糖、果糖、甘油、甲醇、乙醇或丙醇。

八、卤螺菌属（Halorhodospira）物种列表

1. 嗜盐卤螺菌（Halorhodospira halophila）

词源：Gr. n. hals 盐；Gr. adj. philos 喜爱；M.L. fem. adj. halophila 嗜盐的。

细胞形态：呈螺旋弯曲，0.6–0.9 × 2–8 μm（图1）。无多硫化物和单质硫时，细胞悬液呈红色。活细胞吸收光谱在378、488、520、554、590、799、831-835和886–889 nm处有吸收峰。

图1. Halorhodospira halophila BN 9621。 相差显微照片。比例尺 = 10 μm。（经授权转载，源自：H.G. Tru¨per 与 J.F. Imhoff。1977年。收录于：Starr, Stolp, Tru¨per, Balows 与 Schlegel (编者)，《原核生物》。一部关于细菌的栖息地、分离与鉴定手册。Springer-Verlag出版社，柏林，第277页。）

光合色素：含细菌叶绿素a（bacteriochlorophyll a）（与植醇酯化）及螺旋菌素系列的类胡萝卜素，其中螺旋菌素为主要成分。

生理特性：专性光能营养，严格厌氧。能以硫化物和硫代硫酸盐为电子供体进行光能自养生长。存在无机碳酸盐时，可利用乙酸盐、丙酸盐、丙酮酸盐、苹果酸盐、琥珀酸盐和富马酸盐作为有机碳源。氮源为氨、谷氨酸和谷氨酰胺。不进行硫酸盐同化。在光能异养条件下可利用半胱氨酸作为硫源。生长无需生长因子，但维生素B12可促进某些菌株生长。

生长条件：生长需极高浓度的氯化钠。最适生长温度30–47℃，pH 8.5–9.0，盐浓度11–32%。在低盐浓度（低于约0.5 M NaCl）下细胞裂解。

生境：高盐碱环境（含硫化物并暴露于光照）的泥水，如盐湖和苏打湖。

DNA的G+C摩尔百分比：66.5–69.7 (Tm)，模式菌株为68.4 (Bd)。

模式菌株：SL1, BN 9610, DSMZ 244。

GenBank登录号（16S rRNA）：M26630。

2. 阿布马利克氏卤螺菌（Halorhodospira abdelmalekii）

词源：M.L. gen. n. abdelmalekii，以埃及微生物学家Yousef Abd-El-Malek的名字命名。

细胞形态：螺旋形或杆状，0.9–1.2 × 4–6 μm或更长。通过极生鞘鞭毛运动。细胞悬液呈淡绿色，有时带褐色调。

光合色素：含细菌叶绿素b（与植二烯醇酯化）及少量类胡萝卜素。

生理特性：在硫化物、无机碳酸盐和有机碳源存在下，于严格厌氧环境中生长。可利用乙酸盐、丙酸盐、丙酮酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐和苹果酸盐作为碳源和电子供体。生长无需生长因子。氮源为氨。

生长条件：生长需极高浓度的氯化钠。最适生长温度30–44℃，pH 8.0–9.2，盐浓度12–18%。

生境：高盐碱环境（含硫化物并暴露于光照）的泥水，如盐湖和苏打湖。

DNA的G+C摩尔百分比：63.3–63.8 (Tm)，模式菌株为63.8 (Tm)。

模式菌株：BN 9840, ATCC 35917, DSMZ 2110。

GenBank登录号（16S rRNA）：X93477。

3. 盐绿卤螺菌（Halorhodospira halochloris）

词源：Gr. gen. n. halos 盐；Gr. adj. chloros 绿色；M.L. adj. halochloris 绿色的，并来自盐湖。

细胞形态：螺旋形，宽0.5–0.6 μm，长度依培养条件为2.5–8.0 μm（图2）。细胞悬液呈淡绿色至醋栗绿色，高密度时带褐色调。活细胞在374、389、598、796、884和1018 nm处有吸收峰。

图2.Halorhodospira halochloris DSMZ 1059。相差显微照片。比例尺 = 10 μm。（经授权转载，源自：H.G. Trüper 与 J.F. Imhoff。1977年。收录于：Starr, Stolp, Trüper, Balows 与 Schlegel (编者)，《原核生物》。一部关于细菌的栖息地、分离与鉴定手册。Springer-Verlag出版社，柏林，第277页。）

光合色素：含细菌叶绿素b（bacteriochlorophyll b）（与植二烯醇酯化）及少量类胡萝卜素（主要为玫红品葡萄糖苷及其甲氧基衍生物）。

生理特性：专性光能营养，严格厌氧。以硫化物作为光合电子供体，并在无机碳酸盐存在下，可利用乙酸盐、丙酸盐、丙酮酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐和苹果酸盐。氮源为氨和谷氨酰胺。生长无需生长因子。

生长条件：生长需极高浓度的氯化钠。最适生长温度30–47℃，pH 8.1–9.1，盐浓度14–27%，总盐低于约10%时不生长。

生境：高盐碱环境（含硫化物并暴露于光照）的泥水，如盐湖和苏打湖。

DNA的G+C摩尔百分比：50.5–52.9 (Tm)，模式菌株为52.9 (Tm)。

模式菌株：BN 9850, ATCC 35916, DSMZ 1059。

GenBank登录号（16S rRNA）：M59152。

参考文献

1.Adkins, J.P., M.T. Madigan, L. Mandelco, C.R. Woese and R.S. Tanner.1993. Arhodomonas aquaeolei gen. nov., sp. nov., an aerobic, halophilic bacterium isolated from a subterranean brine. Int. J. Syst. Bacteriol.43: 514–520.

2.Imhoff, J.F. and J. Su¨ling. 1996. The phylogenetic relationship among Ectothiorhodospiraceae: a reevaluation of their taxonomy on the basis of 16S rDNA analyses. Arch. Microbiol. 165: 106–113.

# 翻译自：Bergeys Manual of Systematic Bacteriology (Garrity, Berner, Creig) . Volume Two：The Proteobacteria Part B The Gammaproteobacteria.（Order I. Chromatiales）

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更新日期：2025-11-26

编制人：思琪

审稿人：小藻