首次在伊朗盐渍土中发现 Komarkiella 属蓝藻，拓展生物多样性认知

为探究伊朗盐渍土蓝藻多样性，研究人员对 Komarkiella 属蓝藻进行多相分析，首次发现该属存在于伊朗盐渍土。

　　在全球范围内，盐渍土因长期使用化肥和频繁灌溉，出现了严重的退化问题，像土壤侵蚀、养分流失和盐分增加等。这不仅破坏了土壤生态环境，还对农业生产造成了极大的负面影响。蓝藻（Cyanobacteria）作为一类重要的微生物，在土壤生态系统中扮演着关键角色，尤其是在盐渍土环境中，它们能够形成地表结皮，对土壤结构的改善有着重要作用。此外，蓝藻还具备固氮、解磷、合成植物激素等多种功能，与植物的生长、抗逆性以及病害防御密切相关。

然而，蓝藻的分类一直是个颇具挑战的难题。其形态特征容易受到环境因素的影响而发生变化，这使得仅依靠形态学特征进行物种鉴定变得困难重重。同时，关于伊朗盐渍土中能够形成异形胞（heterocyst，一种能够进行固氮作用的特殊细胞）的蓝藻多样性研究非常匮乏，这限制了蓝藻在生物肥料领域的应用开发。

为了深入了解伊朗盐渍土中蓝藻的多样性，来自伊朗伊斯兰阿扎德大学德黑兰医学科学分校微生物学系、伊斯兰阿扎德大学科学与研究分校生物技术系、西班牙马德里自治大学分子生物科学系以及斯洛伐克特尔纳瓦西里尔和美多迪乌斯大学自然科学学院生物学研究所的研究人员，针对从伊朗戈勒斯坦省盐渍土中分离出的一种固氮蓝藻展开了多相分析（polyphasic analysis，综合运用形态学和分子生物学技术进行分类鉴定的方法）。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

在研究方法上，研究人员首先进行了现场调查，于 2020 年 10 月在伊朗戈勒斯坦省戈尔甘市采集了盐渍土样本。接着，对采集的蓝藻进行分离和形态学评估，通过显微镜观察和特定软件测量细胞参数等方式，详细记录其形态特征。然后，运用 PCR 技术扩增 16S rRNA 和 ITS 区域，并进行测序和序列分析。此外，还利用系统发育分析构建进化树，探究该蓝藻与其他相关物种的亲缘关系，同时对 16S - 23S rRNA ITS 区域的二级结构进行分析，进一步确定其分类地位。

研究结果方面：

• 形态学和分类学鉴定：研究人员将分离得到的单藻培养物转移至液体 BG - 11 培养基中，鉴定其为与 Nostocales sensu lato 类群相关的 nostocacean 蓝藻。该菌株 Komarekiella sp.1400 在自然环境中附着于盐渍土表面，形成锈棕色至深棕色的垫子。在琼脂平板上，它能迅速生长为凝胶状生物质，形成各种宏观菌落。其细胞形态多样，包括营养细胞、异形胞和厚壁孢子等，且这些细胞的大小、形状和颜色在生长过程中会发生变化。通过与模式种 Komarekiella atlantica 的形态学比较，发现 Komarekiella sp.1400 的平均营养细胞长宽比、平均厚壁孢子长宽比和平均异形胞长宽比均大于已知的 Komarekiella atlantica 菌株。
• 系统发育分析：对 16S rDNA 片段进行测序并与 GenBank 中的序列进行比较，构建的最大似然（ML）系统发育树显示，Komarekiella sp.1400 与 Komarekiella 属的其他菌株紧密聚集在一起，其中与 Komarekiella atlantica 的多个菌株亲缘关系密切。在 nifD、psbA 和 rbcL 基因的系统发育分析中，Komarekiella sp.1400 在不同基因分析中与不同的属接近，这表明该菌株在基因水平上具有独特性。通过比较 ITS p 距离，发现 Komarekiella sp.1400 与相关 Komarekiella 菌株的 ITS 序列相似性较高，范围在 98.20% - 98.47% 之间。
• 16S - 23S rRNA ITS 二级结构：研究发现，Komarekiella sp.1400 的 16S - 23S rRNA ITS 二级结构中，D1 - D1’、V2 和 Box - B 区域在长度和形态上与其他参考菌株存在显著差异。例如，D1 - D1’区域的长度在不同菌株间有所不同，Komarekiella sp.1400 的该区域长度为 69nt，而其他一些菌株则较短；V2 区域除 Komarekiella sp.1400 外，其他参考菌株的结构基本相同；Box - B 区域的长度和结构在 Komarekiella sp.1400 与其他菌株之间也存在差异 。

研究结论和讨论部分指出，通过多相分析，研究人员首次在伊朗盐渍土中发现了 Komarekiella 属蓝藻。形态学特征、16S rRNA 系统发育分析以及 16S - 23S rRNA ITS 二级结构分析有效地将 Komarekiella sp.1400 与该属的其他物种区分开来。虽然这些差异表明 Komarekiella sp.1400 可能是 Komarekiella 属的一个潜在新物种，但相关区域作为分类标记的敏感性还需进一步研究。这一发现拓宽了人们对 Komarekiella 属遗传变异和生态分布范围的理解，明确了该属在盐渍土这一非典型微生境中的存在，丰富了对其地理分布的认知。此外，该研究中发现的潜在耐盐蓝藻菌株，对于开发新型生物肥料具有重要意义。能够产生黏液的异形胞蓝藻可以稳定受损土壤、减缓土壤侵蚀并丰富土壤多糖，而本地菌株更适应盐渍土的恶劣环境，有望成为农业中改善土壤质量、稳定土壤和减少土壤负面特性的有力工具，为未来盐碱地改良和农业可持续发展提供了新的思路和方向。