科赫芽胞桿菌

甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌是土壤里的“碳鏈煉金師”。它以甲醇、甲胺等一碳化合物為主食，卻能把這些常被忽視的小分子變成高值產(chǎn)物。菌體在含甲醇的培養(yǎng)基中迅速萌發(fā)，分泌甲醇脫氫酶，將有毒的甲醇先氧化為甲醛，再經(jīng)RuMP循環(huán)固定為果糖-6-磷酸，既獲得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反應(yīng)在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)理論值的92%，遠(yuǎn)高于化學(xué)催化。更難得的是，它同時(shí)是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時(shí)，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對(duì)黃瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌帶寬達(dá)25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。田間試驗(yàn)表明，每畝用200克菌粉滴灌，玉米根際甲醇天然濃度降低60%，植株葉綠素提高1.5個(gè)SPAD單位，產(chǎn)量增加8%，且農(nóng)藥使用量減少三成。工業(yè)端，科研團(tuán)隊(duì)把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時(shí)產(chǎn)出高黏度γ-PGA，可作為保水劑、絮凝劑或醫(yī)用敷料；5噸罐分批發(fā)酵，γ-PGA產(chǎn)量達(dá)25 g/L，成本比傳統(tǒng)谷氨酸發(fā)酵低20%。此外，其芽孢可耐沸水煮15分鐘、紫外照射兩小時(shí)，噴霧干燥存活率超過90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。野油菜黃單胞菌需要較長(zhǎng)時(shí)間才能形成可見菌落。能夠利用多種糖類產(chǎn)酸，并且可以水解明膠、淀粉等?？坪昭堪麠U菌

擬近緣鞘孢菌（Chalara pseudoaffinis）是子囊菌門、盤菌亞綱、囊菌目下的絲狀菌，更早在中國(guó)內(nèi)蒙古阿爾山杜鵑湖湖水中被分離得到 。菌落灰白色，基質(zhì)菌絲發(fā)達(dá)，可形成瓶梗式分生孢子器，產(chǎn)橢圓形分生孢子，需氧、耐低溫，4 ℃仍可緩慢生長(zhǎng)，適合作為冷鏈環(huán)境研究模型 。生態(tài)功能方面，該菌能分泌一系列細(xì)胞壁降解酶，可分解落葉與植物殘?bào)w中的纖維素和半纖維素，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化，為水體微生物提供碳源 。初步試驗(yàn)表明，其培養(yǎng)濾液對(duì)灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性，抑菌圈直徑15–20 mm，同時(shí)可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶，破壞線蟲卵殼，盆栽試驗(yàn)使番茄根結(jié)線蟲侵染率下降40 %，顯示出開發(fā)低溫生防制劑的潛力 。工業(yè)應(yīng)用上，擬近緣鞘孢菌的低溫酶系活性突出，10 ℃條件下纖維素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力，可用于冷鏈廢棄物降解、低溫洗滌或紙漿漂白，節(jié)能20 %并減少高溫處理成本 。此外，其耐冷特性使其成為教學(xué)與科研中常用的“冷鏈模式菌”，高校常利用其進(jìn)行低溫生長(zhǎng)、酶學(xué)及系統(tǒng)發(fā)育實(shí)驗(yàn)，安全等級(jí)為四類，操作簡(jiǎn)便 。科赫芽胞桿菌變異棒桿菌是G+桿菌，染色不均勻，具有異染顆粒，排列不規(guī)則，常呈L、V、Y、歪斜的柵欄狀 。

牛奶類芽孢桿菌（Paenibacillus lactis）更早從原料奶和干酪凝塊中被分離，因而得名。它呈短桿狀，革蘭氏陽(yáng)性，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，更適30–37℃、pH 6–7，耐干燥、耐冷鏈，是乳品環(huán)境中常見的“溫和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖，在酸奶發(fā)酵中與 Streptococcus thermophilus 協(xié)同，可提升黏度、減少乳清析出，延長(zhǎng)貨架期7天；同時(shí)產(chǎn)細(xì)菌素 Lactocin 2401，對(duì)單增李斯特菌抑菌帶寬達(dá)22mm，為原奶生物保鮮提供天然“護(hù)欄”。二、腸道健康牛奶類芽孢桿菌耐胃酸、耐膽鹽，能形成芽孢穿越胃腸道，在結(jié)腸萌發(fā)后分泌果聚糖酶，降解膳食多糖產(chǎn)生丁酸，降低pH，抑制沙門氏菌定植；小鼠試驗(yàn)顯示，日灌胃10? CFU，血清IgA提高35 %，腹瀉率下降60 %，已列入歐盟QPS清單，安全等級(jí)高。三、工業(yè)酶潛力其低溫普魯蘭酶在10℃仍保持70 %活性，可用于乳清寡糖制備；耐堿脂肪酶更適pH 9、40℃，在CIP管道清洗中分解乳脂肪，節(jié)能15 %，減少化學(xué)堿用量。四、農(nóng)業(yè)應(yīng)用將菌株NZ1制成活菌數(shù)10? CFU mL?1的“乳菌肥”，滴灌奶牛場(chǎng)周邊青貯玉米，土壤有機(jī)質(zhì)提高12 %，產(chǎn)奶凈能增加8 %，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)。

巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus pakistanensis）是2009年從巴基斯坦干旱區(qū)大豆根際分離的新種，因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非賴氨酸，在屬內(nèi)獨(dú)樹一幟。菌體革蘭氏陽(yáng)性、具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范圍內(nèi)生長(zhǎng)，并耐受150mM硼酸，被視為“中度耐硼”的旱地先鋒。在抗逆機(jī)制上，該菌細(xì)胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺為主，脂肪酸iso-C18:0占30%，賦予其高膜穩(wěn)定性；基因組G+C含量37%，攜帶多重外排泵與滲透調(diào)節(jié)基因，可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內(nèi)水平衡。功能層面，巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解”三合一特性。實(shí)驗(yàn)室條件下，其IAA產(chǎn)量達(dá)118mg/L，明顯高于同屬菌株，可刺激小麥根長(zhǎng)增加35%，干重提高28%；菌液處理后，花生根結(jié)線蟲侵染率下降42%，對(duì)南方根結(jié)線蟲卵孵化抑制率超60%，為線蟲綠色防控提供新選擇。此外，該菌對(duì)革蘭氏陰性植物病原菌具有明顯抑菌圈，代謝產(chǎn)物中的酶抑制劑可干擾細(xì)菌雙功能酶系統(tǒng)，相關(guān)菌機(jī)制仍在持續(xù)解析。菌毛（Fim）是牙齦卟啉單胞菌的重要致病因子之一，對(duì)宿主細(xì)胞的黏附發(fā)揮著重要作用。

吉氏芽孢桿菌（Bacillus gibsonii）是芽孢桿菌屬中“耐熱兼耐堿”的新銳成員，2004年由德國(guó)學(xué)者從堆肥超溫區(qū)分離，命名源自菌種保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，只適生長(zhǎng)溫度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na?CO? 和 1 % 過氧化氫條件下存活，被視作“堿性酶工廠”的理想候選。一、耐熱耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaA、nhaC）與碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余 Na? 排出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；芽孢富含鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，賦予其 100 ℃、30 min 的耐熱能力，為高溫高堿工業(yè)環(huán)境提供穩(wěn)定催化劑。二、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿普魯蘭酶只適 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷鍵，用于淀粉糖化“一步法”，節(jié)省中和酸用量 20 %；耐堿木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于紙漿漂白，減少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；堿性蛋白酶則在 40 ℃、pH 11 條件下對(duì)血漬、奶漬去污力提升 35 %，為無磷洗滌劑增添綠色助劑。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境菌株 TP-1 可產(chǎn) IAA 12 mg·L?1 并溶磷 2.8 mg·L?1，使玉米根系增 25 %，吸磷量提 18 %；與秸稈復(fù)配堆肥，24 h 堆溫升至 65 ℃，纖維素降解率提高 28 %，堆肥周期縮短 6 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。擬諾卡氏菌屬的微生物在多種環(huán)境中分布廣，尤其是在土壤環(huán)境，尤其是天然高鹽堿土樣生境中較為常見 。棲稻黃色單胞菌

侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠，遇豆科根毛即附，分泌信號(hào)，誘根內(nèi)陷成瘤?？坪昭堪麠U菌

沙福芽孢桿菌是土壤里的“休眠戰(zhàn)士”。環(huán)境宜人時(shí)，它像普通桿菌分裂繁殖；一旦遇干旱、高溫或高鹽，便迅速縮成圓芽孢，外壁裹滿吡啶二羧酸，耐熱八十度、耐旱十年，只等雨露歸來。植保學(xué)家愛把它當(dāng)“生物衛(wèi)兵”：芽孢萌發(fā)后分泌脂肽、幾丁質(zhì)酶，可撕破病原菌壁，使灰霉、枯萎菌無法入侵番茄、黃瓜；同時(shí)激發(fā)植物系統(tǒng)抗性，讓葉片自己升“警備”。溫室試驗(yàn)顯示，育苗土中每克添百萬芽孢，黃瓜枯萎率降四成，農(nóng)藥少打一半，果實(shí)仍青亮。更妙的是，它能將有機(jī)磷長(zhǎng)鏈分解成植物可吸收的正磷酸鹽，相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。如今，生物公司以糖蜜發(fā)酵罐培養(yǎng)，把芽孢制成可濕性粉劑，拌種、灌根皆宜，保質(zhì)期兩年，運(yùn)輸不必冷鏈?？茖W(xué)家還在其基因組里插入耐鹽基因，讓它在西北鹽堿地也能萌發(fā)，為棄荒灘涂奪回糧田。小小沙福芽孢桿菌，用微米之軀守護(hù)綠色豐收，讓農(nóng)藥瓶少一個(gè)，飯碗多一粒?？坪昭堪麠U菌