嗜盐古菌是介于原核生物和真核生物的中间类群，具有独特的嗜盐特性。它们可产生强抗氧化物质菌红素（Bacterioruberin）、细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin，BR）、聚羟基脂肪酸（PHA）以及有渗透保护作用的海藻糖（Trehalose）和甘氨酸甜菜碱（Glycine betaine）等具有开发价值的物质。深入研究嗜盐古菌可拓宽人们对生物系统进化的认知，为发掘生命起源演化的重要证据。通过转基因技术，利用其渗透调节基因，有望为提高作物抗逆能力提供新途径。
本研究以嗜盐古菌Halorubrum kocurii 2020YC7为材料，结合全基因组测序和表达水平分析，通过测定NaCl浓度变化对内源和外源渗透调节物质（钾离子、海藻糖、甘氨酸甜菜碱等）的影响，探讨嗜盐古菌的特殊嗜盐机制，主要结果如下：
1.全基因组测序结果表明：H. kocurii 2020YC7的基因全长为3,727,755 bp，其GC含量较高，占66.24 %，更有利于其在高渗环境中的DNA稳定与生存；H.kocurii 2020YC7的酸性氨基酸比例也很高，占总氨基酸的17.14 %，酸性氨基酸带有更多的负电荷，有利于菌株更好的结合阳离子，进行渗透调节；此外得到蛋白功能注释基因3513个，与渗透调节相关的物质转运有关的拷贝共33个，涉及钾离子、钠离子转运，海藻糖合成，甘氨酸甜菜碱和海藻糖转运，未发现甘氨酸甜菜碱合成相关基因。
2.通过RT-qPCR对渗透调节基因进行了表达分析，发现钾离子摄取基因trkH、trkA、kch以及钾离子输出基因kefB表达均与NaCl浓度呈正相关。其中Trk钾离子摄取系统的跨膜蛋白编码基因trkH变化最大，250 g/L组的相对表达量是50 g/L组的近500倍。基因trkA、kch以及kefB在250 g/L组的相对表达量分别是50 g/L 组的449 % ± 101 %，339 % ± 22 %，266 % ± 28 %。海藻糖合成基因treS相对表达量与NaCl浓度呈负相关。在没有外源相容性溶质添加时，甘氨酸甜菜碱转运基因bcct和海藻糖转运基因sugA不随NaCl浓度改变而变化。
3.渗透调节物质检测结果显示，菌株细胞内含有大量的钾离子，且钾离子浓度随NaCl浓度增加而上升，最高值出现在200 g/L组中，可达28.67 ± 3.91 μmol/mg protein，约是50 g/L低盐组的7.5倍。菌株细胞内检测到海藻糖，但随NaCl浓度的变化趋势与钾离子相反，NaCl浓度越高，海藻糖浓度越低。未检测到内源甘氨酸甜菜碱的存在，表明该菌株不具备自身从头合成甘氨酸甜菜碱的能力。
外源添加甘氨酸甜菜碱后，H. kocurii 2020YC7细胞内检测到了大量甘氨酸甜菜碱，且浓度与NaCl浓度正相关，在250 g/L NaCl组中其浓度高达15.27 ± 1.20 mg/mg protein。同时，150，200，250 g/L NaCl组的钾离子浓度显著降低（P<0.05）。钾离子浓度由无添加时的23.79 ± 0.29，28.67 ± 3.91，25.70 ± 3.59分别降低到了11.70 ± 0.23，15.36 ± 0.80，14.93 ± 0.77 μmol/mg protein。与此同时，海藻糖浓度只有很少的变化，并且外源添加海藻糖时，高盐度下（150 - 250 g/L）钾离子浓度降低幅度也不明显（P>0.05），表明海藻糖并未参与高盐环境中的渗透平衡。
渗透保护物质甘油对H. kocurii 2020YC7的生长和菌红素积累有明显抑制作用。研究证实上述甘油的抑制作用与其浓度没有直接关系，而与pH显著改变有关。添加甘油后，H. kocurii 2020YC7培养基pH显著降低，呈酸性。通过基因组发掘甘油代谢路径，结合氧电极结果等推测：甘油在细胞内代谢产生了乳酸或者乙酸，使TCA循环底物乙酰辅酶A减少，有氧呼吸速率受抑制，能量生成受阻，进而导致菌株生长与菌红素合成被抑制。
4.此外，研究表明：H. kocurii 2020YC7合成菌红素含量与NaCl浓度有密切关系，盐度150 g/L时，单位菌株菌红素积累量最高（A₄₉₄/A₆₀₀可达0.93 ± 0.09），添加草酰乙酸对嗜盐古菌的菌红素积累有显著促进作用（P<0.05）。
综上所述，将H. kocurii 2020YC7的嗜盐机制归纳如下：（1）NaCl浓度为150 - 250 g/L时，钾离子作为主要渗透保护物质发挥渗透调节作用。菌株细胞内占比较高的酸性氨基酸是与这些钾离子结合的基础。钾离子转运通道在NaCl浓度为100 - 150 g/L的区间内被激活。（2）NaCl浓度为200 - 250g/L时，若外界环境中存在甘氨酸甜菜碱时，可通过BCCT家族的转运蛋白进入细胞，协同钾离子进行渗透平衡。（3）NaCl浓度下降到100至50 g/L时，菌株多糖解体进而被淀粉酶/淀粉酶/海藻糖合成酶TreS的催化产生海藻糖，这是其不能在低盐环境中生存的原因之一。海藻糖在高盐环境中（高于100 g/L）不作为H. kocurii 2020YC7的主要渗透保护物质。（4）此外，DNA高GC含量以及菌红素的积累为H. kocurii 2020YC7在高渗环境中的生存提供了保护作用。