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(guò)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(wú)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。浸麻類芽孢桿菌(Bacillus rettgeri)作為一種特殊的微生物,為這一課題提供了極具潛力的解決方案。側(cè)柄褐孔菌
嗜鹽鹽漬微菌(Halomonas sp.)是一類生活在海水、鹽湖、鹽堿土壤等高鹽環(huán)境中的革蘭氏陰性桿菌,更適 NaCl 濃度 3 %,但可在 1 %–25 % 鹽度范圍內(nèi)存活,堪稱“輕-中嗜鹽標(biāo)兵”。菌落乳白色、邊緣整齊,短桿狀細(xì)胞具單極鞭毛,能形成胞外多糖,既吸附 Na? 緩解滲透脅迫,又便于自身在固體表面形成生物膜。其耐鹽策略采用“相容溶質(zhì)”模式:細(xì)胞內(nèi)大量積累四氫嘧啶(ectoine)和脯氨酸,不干擾酶活;膜脂含磺化糖蛋白 S 層,負(fù)電荷屏蔽高陽(yáng)離子,維持膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此,在鹽度突變、重金屬并存時(shí)仍能快速繁殖。環(huán)境工程上,Halomonas sp. 是“高鹽脫氮王”。新疆鹽湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下對(duì)氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮去除率分別達(dá) 100 %、94 % 和 74 %,氮素主要通過(guò)同化作用進(jìn)入菌體,污泥產(chǎn)量低,為高鹽廢水生物凈化提供了高效菌種資源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 鹽度下降解苯酚,68 h 去除率 > 90 %,為含鹽含酚工業(yè)廢水處理帶來(lái)新思路。農(nóng)業(yè)方面,Halomonas 能溶解鉀長(zhǎng)石、釋放鉀,并分泌 IAA 促進(jìn)作物根系在鹽堿地生長(zhǎng);與藻共生時(shí),還可利用微藻釋放的甘油作碳源,實(shí)現(xiàn)“菌-藻”聯(lián)合修復(fù)高鹽鹽堿土。天牛微桿菌鼠傷寒沙門菌經(jīng)胃入腸,在腸道內(nèi)增殖,粘附于腸黏膜上皮細(xì)胞,進(jìn)而侵入固有層,釋放有毒物質(zhì),導(dǎo)致其充血。

冷解糖芽孢桿菌(Bacillus psychrosaccharolyticus)是芽孢桿菌屬的“低溫工匠”。菌體在10–40℃皆能生長(zhǎng),更適25–30℃;芽孢橢圓、中生,可耐干燥、耐紫外,貨架期長(zhǎng),為制劑化提供質(zhì)量材料。其名字里的“解糖”源于強(qiáng)大的胞外酶系:淀粉酶、纖維素酶、瓊脂糖酶活性高,能把大分子碳源切成低聚糖,既供自己能量,也為周圍菌群“開(kāi)糧倉(cāng)”,成為低溫堆肥、海藻殘?jiān)到獾南蠕h。更難得的是它“抑菌+保水”雙技能。平板對(duì)峙試驗(yàn)顯示,對(duì)黃瓜尖孢鐮刀菌、棉花立枯絲核菌、茄青枯拉爾氏菌等7種病原菌抑制率超50%,其中對(duì)黃瓜枯萎病原抑菌帶寬達(dá)8mm,抑制率80%以上。機(jī)理在于分泌環(huán)脂肽和胞外多糖:多糖成膜后降低葉片水分散失,同時(shí)吸附Pb2?、Cd2?、Cu2?,1h內(nèi)對(duì)鉛吸附量可達(dá)50mg/g,為重金屬污染農(nóng)田提供“微膠囊修復(fù)”。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上,研究者將冷解糖芽孢桿菌HD-3與枯草、巨大、膠凍樣芽孢桿菌復(fù)配,再添海藻提取物、氨基酸和微量元素,制成有效活菌數(shù)2–10億/g、有機(jī)質(zhì)20–40%的“復(fù)合微生物海藻肥料”。大田試驗(yàn)中,白菜、番茄、棉花增產(chǎn)幅度均超30%,線蟲(chóng)侵染率下降70%,農(nóng)藥用量減少三成;在滴灌肥中添加1‰胞外多糖,玉米抗旱期延長(zhǎng)7天,產(chǎn)量提高18%。
紡錘形賴氨酸芽孢桿菌(Lysinibacillus fusiformis)是土壤里的“多面小鋼炮”。菌體直桿、常成鏈排列,革蘭氏陽(yáng)性,周生鞭毛,可形成橢圓芽孢,耐干燥、耐酸堿,正面黃色、濕潤(rùn)小菌落,易挑取,是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)模式菌株。一、綠色防控菌株CGMCC No.28950對(duì)南方根結(jié)線蟲(chóng)防效突出,盆栽試驗(yàn)蟲(chóng)口密度降70 %;同步產(chǎn)蛋白酶、幾丁質(zhì)酶,破壞蟲(chóng)卵壁,為蔬菜連作障礙提供化學(xué)殺線劑的替代方案。二、促生提質(zhì)該菌溶磷量達(dá)277 mg kg?1,解鉀能力明顯,可分泌IAA,使玉米、番茄根系增30 %,吸磷量提棚試驗(yàn)每畝滴灌200 g菌粉,番茄Vc含量提高12 %,糖酸比更協(xié)調(diào),貨架期延長(zhǎng)5天。三、環(huán)境修復(fù)貴州大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用菌株GZU-Lys01轉(zhuǎn)化煤矸石中難溶磷鉀為植物可吸收養(yǎng)分,制備微生物肥料;還能礦化固定垃圾焚燒底灰和尾礦中的Cd、Pb,吸附量分別達(dá)50 mg g?1與35 mg g?1,為礦區(qū)復(fù)墾提供低成本方案。四、工業(yè)酶潛力該菌產(chǎn)果膠酶活性高,可在25 ℃、pH 8條件下水解果膠,為果汁澄清、麻類脫膠提供低溫酶源;耐堿蛋白酶已在洗滌劑中試用,10 ℃下去污力提升30 %,節(jié)能20 %。糞腸球菌在有氧呼吸代謝時(shí)能夠產(chǎn)酸和消耗腸道中的氧氣,形成酸性的厭氧條件,從而在抑制致病菌的生長(zhǎng)。

無(wú)機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基(不含瓊脂)是專為“溶磷菌”篩選與活性測(cè)定設(shè)計(jì)的合成液體培養(yǎng)基。其配方精髓在于“難溶磷”:磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕以懸浮顆粒形式存在,不提供任何磷;葡萄糖或甘露醇擔(dān)任碳源,硫酸銨為氮源,并輔以Mg2?、K?、微量元素及磷酸鹽緩沖液,pH穩(wěn)定在6.8–7.2。唯有能分泌有機(jī)酸、質(zhì)子或磷酸酶的細(xì)菌,方可將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶PO?3?,供自身同化并釋放到液相中,使原本乳白的懸濁液逐漸澄清,上清有效磷濃度上升,實(shí)現(xiàn)“溶磷”可視化與可量化。實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)潔高效:250 mL三角瓶裝50 mL培養(yǎng)液,接入土壤或根際稀釋液,28℃、170 r/min振蕩培養(yǎng)5–7天;每24 h取樣離心,鉬銻抗比色法測(cè)定鉬藍(lán)吸光度,繪制“溶磷-時(shí)間”曲線。高效菌株72 h內(nèi)上清磷濃度可突破200 mg·L?1,pH降至4.5以下,溶磷率與酸度呈明顯負(fù)相關(guān)。若需高通量比較,可改用96深孔板,同步測(cè)定OD???與可溶性磷,計(jì)算單位生物量溶磷效率,快速鎖定優(yōu)良菌株。質(zhì)量控制要點(diǎn):滅菌后磷酸三鈣易沉降,使用前需渦旋或磁力攪拌重懸;背景可溶磷須低于0.5 mg·L?1,避免假陽(yáng)性。儲(chǔ)存過(guò)程若出現(xiàn)絮凝,多為鈣-蛋白復(fù)合物,可超聲打散,不影響活性。假普通鏈孢囊菌在燕麥粉酵母精瓊脂(30℃)上,氣絲呈現(xiàn)淡粉色,基絲反面淡褐色,可溶色素為淡黃褐色。輪生被孢霉
鮭色野野村氏菌革蘭氏陽(yáng)性,基絲和氣絲極多分枝。氣絲上產(chǎn)生鉤狀、螺旋形或直孢子鏈,孢子表面光滑或有疣。側(cè)柄褐孔菌
肉湯培養(yǎng)基(測(cè)磷細(xì)菌菌數(shù))是一種把“富營(yíng)養(yǎng)”與“溶磷篩選”合二為一的液體計(jì)數(shù)培養(yǎng)基。它在傳統(tǒng)牛肉膏蛋白胨肉湯基礎(chǔ)上進(jìn)行精簡(jiǎn):牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生長(zhǎng)因子;磷源改為0.2 g難溶性磷酸三鈣,經(jīng)球磨過(guò)300目,懸于蒸餾水中呈乳白混懸液;pH調(diào)至7.0±0.2,分裝試管后121℃滅菌15 min,冷卻振蕩重懸即可接種。由于無(wú)瓊脂,培養(yǎng)基既保持肉湯的高營(yíng)養(yǎng)促生優(yōu)勢(shì),又以懸浮顆粒Ca?(PO?)?為“磷開(kāi)關(guān)”,可同步完成溶磷功能驗(yàn)證和菌數(shù)測(cè)定,適用于土壤、根際或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速評(píng)估。操作方法沿用比較大可能數(shù)(MPN)法:將樣品按10?1–10??梯度稀釋,各取1 mL加入含5 mL肉湯培養(yǎng)基的螺口管,每稀釋度3重復(fù),28℃靜置培養(yǎng)48 h。溶磷菌生長(zhǎng)使Ca?(PO?)?顆粒被酸溶解,培養(yǎng)液由乳白→局部透明→全管澄清,并伴隨菌膜形成;非溶磷菌雖可增殖,但培養(yǎng)基保持混濁無(wú)透亮。以“出現(xiàn)澄清+菌膜”為陽(yáng)性管,查MPN表即可算出每克樣品的溶磷菌數(shù),全程只需3天,比平板溶磷圈法縮短一半時(shí)間。質(zhì)量控制要點(diǎn):滅菌后磷酸三鈣易沉降,使用前需渦旋混勻;若肉湯本身含磷(牛肉膏批次差異),可先用磷鉬藍(lán)法測(cè)可溶磷,超過(guò)5 mg L?1即棄用。側(cè)柄褐孔菌