施氏芽孢桿菌(Bacillus smithii)是芽孢桿菌屬中少見的“高溫工匠”,標(biāo)準(zhǔn)菌株 JCM 9076 更早從堆肥深處分離,可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范圍內(nèi)旺盛生長,更適溫度 55 ℃,芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活,是驗(yàn)證高壓蒸汽滅菌的指示菌之一。其耐熱關(guān)鍵在于芽孢內(nèi)高濃度吡啶二羧酸鈣(DPA-Ca)結(jié)合低水分狀態(tài),配合小分子熱休克蛋白,使酶與 DNA 在高溫下依舊穩(wěn)定。2024 年,中國團(tuán)隊(duì)從湖南鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2(保藏號 CCTCC M2024167),鑒定為 B. smithii。該菌可在 50 mg L?1 Cd2?、6 % NaCl 條件下正常分泌有機(jī)酸,將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷,盆栽玉米根際有效磷提高 42 %,籽粒鎘含量下降 35 %,實(shí)現(xiàn)“增磷減鎘”同步完成。在工業(yè)酶方向,施氏芽孢桿菌是“高溫酶工廠”。其耐堿性 α-淀粉酶更適溫度 70 ℃,在淀粉液化、紡織退漿中可省去降溫環(huán)節(jié),節(jié)能 15 %;耐熱蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性,為生物煉制提供新型催化劑。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上,M2 菌株與秸稈堆肥復(fù)配,可使堆體 24 h 升至 65 ℃,纖維素降解率提高 30 %,堆肥周期縮短 7 d;作為功能性菌劑,每畝基施 200 g 菌粉,冬小麥越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘗數(shù)增加 1.2 個(gè),對后期倒伏有明顯緩解作用。帶小棒鏈霉菌進(jìn)化軌跡:基因演變歲月綿,形態(tài)功能更迭連,進(jìn)化歷程尋根淵,生命故事永流傳。柑桔潰瘍病菌
德氏乳桿菌德氏亞種(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分離命名的“元老”之一,1901年即進(jìn)入科學(xué)視野。菌體短桿、無芽孢、不運(yùn)動(dòng),專性發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乳酸,更適生長溫度42~45℃,可在pH 3.5的酸環(huán)境中存活,耐高溫卻畏冷,4℃即停止繁殖?;蚪M只1.8 Mb,代謝途徑精簡,卻擁有完整的乳酸脫氫酶與寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),使其在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中快速產(chǎn)酸,抑制菌。工業(yè)上,它是酸奶、瑞士奶酪與保加利亞傳統(tǒng)發(fā)酵乳的關(guān)鍵菌種,與嗜熱鏈球菌協(xié)同可將牛乳在3小時(shí)內(nèi)酸化至pH 4.2,形成細(xì)膩凝乳與特征性乙醛風(fēng)味;同時(shí)分泌胞外多糖,賦予產(chǎn)品順滑口感并延緩后酸化。近年研究還發(fā)現(xiàn),其表面蛋白SlpA能黏附腸道上皮,誘導(dǎo)IL-10分泌,緩解小鼠結(jié)腸炎;熱滅活菌體亦可通過啟動(dòng)樹突細(xì)胞TLR2信號,增強(qiáng)腸道IgA應(yīng)答,兼具益生與免疫調(diào)節(jié)潛力。隨著合成生物學(xué)興起,德氏乳桿菌德氏亞種被工程化改造為“活藥工廠”,可在腸道內(nèi)持續(xù)釋放胰島素樣肽或白細(xì)胞介素,為糖尿病與炎癥性腸病提供新型微生態(tài)治療方案。圓紅冬孢酵母菌小小沙福芽孢桿菌,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。

乳酸鐵營養(yǎng)瓊脂(Lactose Iron Nutrient Agar)是一種兼具選擇性、鑒別性與營養(yǎng)性的復(fù)合培養(yǎng)基,常用于食品、水質(zhì)及臨床標(biāo)本中革蘭陰性腸道菌的快速分離與初步鑒定。其關(guān)鍵原理在于“雙指示”設(shè)計(jì):乳糖作為可發(fā)酵碳源,與鐵鹽共同構(gòu)成判別系統(tǒng)——能發(fā)酵乳糖的菌株產(chǎn)酸,使酚紅指示劑由紅變黃;若同時(shí)產(chǎn)氣,則可在培養(yǎng)基內(nèi)形成氣泡或裂縫。而鐵離子的加入,讓具備硫化氫(H?S)生成酶的細(xì)菌(如某些變形桿菌、沙門氏菌)將硫代硫酸鈉還原,與Fe2?結(jié)合生成黑色FeS沉淀,菌落中心呈現(xiàn)特征性黑心,實(shí)現(xiàn)“一眼辨菌”。配方上,乳酸鐵營養(yǎng)瓊脂在營養(yǎng)瓊脂基礎(chǔ)上添加1%乳糖、0.02%硫代硫酸鈉與0.02%檸檬酸鐵銨,pH調(diào)至7.4±0.2,既保證腸桿菌科的基本營養(yǎng)需求,又通過高糖與鐵鹽抑制部分非目標(biāo)菌的過度生長。傾注平板后呈淡紅色半透明,若室溫存放出現(xiàn)泛黃,說明培養(yǎng)基已酸化,需棄用。接種時(shí),多采用分區(qū)劃線,35℃培養(yǎng)18–24小時(shí)即可讀取結(jié)果:乳糖發(fā)酵陽性菌(如大腸埃希菌)形成黃色、邊緣整齊的大菌落;乳糖陰性菌(如志賀菌)則保持紅色;若菌落中心發(fā)黑,則提示H?S陽性,需進(jìn)一步做血清學(xué)或質(zhì)譜確認(rèn)。
Bushnell-Haas瓊脂(Bushnell-Haas Agar,簡稱BH瓊脂)是一種專為檢測環(huán)境微生物降解烴類能力而設(shè)計(jì)的合成培養(yǎng)基。其配方精簡而精細(xì):以磷酸鉀緩沖對維持pH 7.0±0.2,硫酸銨提供氮源,氯化鈉、硫酸鎂與微量金屬鹽構(gòu)成基本離子環(huán)境,卻不含任何有機(jī)碳源。正這份“刻意為之的貧瘠”,使BH瓊脂成為篩選“吃油微生物”的黃金標(biāo)準(zhǔn)——只有當(dāng)培養(yǎng)皿中額外滴加柴油、石蠟或多環(huán)芳烴時(shí),能利用這些烴類作為碳與能源的細(xì)菌、酵母乃至菌才會(huì)長出可見菌落,降解能力越強(qiáng),菌落周圍出現(xiàn)透明暈圈的速度越快、直徑越大。自1940年代問世以來,BH瓊脂被廣用于石油污染土壤、海洋表面膜及工業(yè)廢水的微生物資源普查。研究人員只需將樣品勻漿涂布于表面覆有薄層原油的BH平板,28℃培養(yǎng)3–7天,即可依據(jù)菌落形態(tài)與暈圈初步分離高效降解株;再結(jié)合GC-MS測定殘余烴量,可在兩周內(nèi)完成從篩選到定量評價(jià)的完整流程。近年來,隨著極端環(huán)境研究升溫,BH配方被靈活調(diào)整:添加3% NaCl可分離耐海鹽烴降解菌;降低pH至4.5、補(bǔ)充Cu2?則用于勘查酸性礦山廢水中的耐重金屬菌??茖W(xué)家正給它插入耐旱基因,希望讓戈壁也長出稻浪。

球芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)是芽孢桿菌屬里的“圓球”,因細(xì)胞呈規(guī)整桿狀、芽孢卻近球形而得名。它廣分布于土壤、淡水及蚊幼蟲孳生水體,對堿性環(huán)境(pH 9–10)和高溫(50 ℃)具有良好耐受性,是兼具環(huán)境治理與生物防治雙重價(jià)值的稀有菌種。一、殺蚊利器球芽孢桿菌更被稱道的是其對蚊幼蟲的專一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步產(chǎn)生二元素蛋白(BinA/BinB),被庫蚊、按蚊幼蟲攝食后,素在中腸結(jié)合受體,造成離子失衡、麻痹死亡,24 h致死率可達(dá)95 %以上,而對魚類、哺乳動(dòng)物幾乎無害。WHO已將其列入“全球媒介生物防治推薦菌劑”,并制成可濕性粉劑或緩釋顆粒,用于登革熱、瘧疾高發(fā)區(qū)的蚊媒控制,年撒施面積逾千萬公頃。二、環(huán)境修復(fù)球芽孢桿菌還能分泌堿性蛋白酶和脂肪酶,在pH 10、45 ℃條件下仍保持80 %活性,可用于高堿含油廢水處理。實(shí)驗(yàn)表明,向煉油廢水中投加10? CFU mL?1菌液,7天COD去除率提升30 %,污泥量減少25 %,為高鹽高堿工業(yè)廢水提供低成本生物強(qiáng)化方案。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株IAB-109對番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用,抑菌帶寬20 mm;同時(shí)產(chǎn)IAA 15 mg L?1,盆栽玉米根長增28 %,產(chǎn)量提10 %。隨著對解蛋白奇異球菌研究的不斷深入,其在生物技術(shù)、環(huán)境修復(fù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將被進(jìn)一步挖掘。嗜酸乳桿菌 NCFM
產(chǎn)氣腸桿菌為兩端鈍圓、能運(yùn)動(dòng)、無芽孢的革蘭氏陰性桿菌,常見于小腸下部的溫血生物 。柑桔潰瘍病菌
耐熱芽孢桿菌(Geobacillus stearothermophilus)是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長溫度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小時(shí)、紫外線輻照8小時(shí)仍存活,被廣用于檢驗(yàn)高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于:細(xì)胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物,降低膜流動(dòng)性;組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫?cái)嗔?;同時(shí)擁有一套高效熱休克蛋白(Hsp)系統(tǒng),可快速修復(fù)變性蛋白。在工業(yè)酶領(lǐng)域,耐熱芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高,可將淀粉液化時(shí)間縮短一半,廣用于酒精、制糖、紡織退漿,年市場需求超萬噸;耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80 %活性,可用于洗滌劑,提高低溫洗衣的去污力。此外,該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶,在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農(nóng)業(yè)與環(huán)境方面,科學(xué)家將其與堆肥菌系復(fù)配,使堆溫迅速升至65 ℃,加速有機(jī)質(zhì)分解,殺滅病原菌和雜草種子,縮短堆肥周期30 %;在油田,耐熱芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境,利用原油為碳源,產(chǎn)生生物表面活性劑,提高采收率5–8 %。柑桔潰瘍病菌