枯草芽孢桿菌斯氏亞種(Bacillus subtilis subsp. spizizenii)是“枯草家族”里的輕騎兵,菌體纖細(xì),卻藏著一套“攻防兼?zhèn)洹钡奈⑸?toolkit。1930 年代被 Spizizen 從沙漠塵土中分離,因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低濕度的熱旱邊際快速萌發(fā),芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸鈣層,可耐 90 ℃熱水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm2 仍存活,為制劑長(zhǎng)途運(yùn)輸省下冷鏈成本。復(fù)蘇后,斯氏亞種先分泌高活性 surfactin、fengycin 與 bacillomycin D,三脂肽協(xié)同擊穿病原菌膜,對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯的抑菌帶寬達(dá) 28–32 mm;同時(shí)釋放揮發(fā)性 2,3-丁二醇,啟動(dòng)植物 ISR 信號(hào),使葉片過氧化物酶活性提高 1.8 倍,達(dá)到“未病先防”。田間試驗(yàn)中,每畝用 100 g 斯氏亞種可濕粉拌種,玉米出苗率提升 12%,后期紋枯病指降 46%,產(chǎn)量增 8.3%;若與滴灌同施,可使連作草莓根際尖孢鐮刀菌數(shù)量下降 70%,果實(shí)可溶性糖提高 1.2 度,貨架期延長(zhǎng) 3 天。更妙的是,它能合成耐堿 α-淀粉酶與β-葡聚糖酶,在 pH 9.5、溫度 50 ℃ 條件下仍保持 80% 酶活,用于青貯飼料可提前 2 天完成乳酸發(fā)酵,降低干物質(zhì)損耗 3%。目前,工廠采用糖蜜—豆粕深部好氧發(fā)酵,48 h 芽孢量可達(dá) 5×101? CFU/mL,噴霧干燥后存活率 > 95%,制成黑衣粉劑,保質(zhì)期 24 個(gè)月。晝夜輸送給花生,畝產(chǎn)蛋白因此提升三成,農(nóng)戶少施20公斤尿素,卻多收一筐飽滿果仁。木糖駒形氏桿菌
玉米乳桿菌(Lactobacillus zeae)是乳桿菌屬中一顆“低調(diào)卻高效”的新星,更早從傳統(tǒng)發(fā)酵玉米漿中分離得名。菌體細(xì)長(zhǎng)、無芽孢、不運(yùn)動(dòng),兼性厭氧,更適溫度35~40℃,可在pH 3.8的酸環(huán)境中存活,耐膽鹽0.3%,但對(duì)氧敏感,需借助玉米基質(zhì)中的還原力維持活性?;蚪M只2.0 Mb,卻攜帶完整的磷酸酮醇酶與雙歧途徑,能同步發(fā)酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖,產(chǎn)乳酸量可達(dá)18 g/L,同時(shí)分泌少量乙酸和乙醇,賦予發(fā)酵液清爽微酸的風(fēng)味。在工業(yè)應(yīng)用上,玉米乳桿菌是“玉米黃金”的關(guān)鍵釀造者。將其與釀酒酵母共培養(yǎng),可將玉米漿在24小時(shí)內(nèi)酸化至pH 3.9,抑制雜菌,提升原料利用率12%;其胞外多糖還能增加飲料黏度,減少增稠劑添加。動(dòng)物試驗(yàn)顯示,日糧添加10? CFU/g玉米乳桿菌,可使斷奶仔豬平均日增重提高9.3%,腹瀉率下降42%,并通過上調(diào)緊密連接蛋白Claudin-1,增強(qiáng)空腸屏障功能。更引人注目的是,該菌能合成玉米黃素(zeaxanthin)前體,為功能性食品提供天然護(hù)眼成分。隨著非乳基益生菌需求激增,玉米乳桿菌憑借“源自玉米、用于玉米”的閉環(huán)優(yōu)勢(shì),正成為植物發(fā)酵飲品的下一代關(guān)鍵菌株。紫荊山假諾卡氏菌溫室示蹤顯示,一畝接種的春豌豆可少施18公斤尿素,籽粒蛋白卻增3.6%,相當(dāng)于多收兩袋奶粉。

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“開糧倉”,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%。
無機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是專門用于篩選、計(jì)數(shù)和驗(yàn)證具有“溶磷”功能微生物的合成培養(yǎng)基。其關(guān)鍵思路是“以難溶磷為磷源”:配方中不添加任何有機(jī)磷或磷,而用磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕、磷灰石或磷酸鋁等難溶性無機(jī)磷酸鹽作為磷源;同時(shí)提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸銨或硝酸鈉作氮源,并輔以鎂、鉀、硫、微量元素和緩沖系統(tǒng),pH 通常調(diào)至 6.8–7.2。只有能分泌有機(jī)酸、質(zhì)子、酶類(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶的 PO?3?,供自身利用并在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。培養(yǎng)基滅菌后呈乳白渾濁,傾注平板后表面略帶沉淀。接種土壤稀釋液或根際樣品,28 ℃培養(yǎng) 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周圍會(huì)出現(xiàn) 2–10 mm 的透明暈圈——這是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三鈣所致,暈圈直徑與溶磷能力呈正相關(guān)。若需定量,可挑取暈圈明顯的單菌落,接入液體無機(jī)磷培養(yǎng)基,振蕩培養(yǎng) 7 天,用鉬銻抗比色法測(cè)定上清液中有效磷含量,計(jì)算溶磷率(mg P·L?1)與菌體生物量的比值,即可比較不同菌株的溶磷效率。假普通鏈孢囊菌屬于細(xì)菌中的放線菌 ,能夠抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng),但對(duì)大腸桿菌沒有作用 。

解糖腸球菌(Enterococcus saccharolyticus)是一種革蘭陽性、兼性厭氧的球菌,更早從英國(guó)稻草墊料中分離,模式菌株ATCC 43076被廣用于API及VITEK®系統(tǒng)的質(zhì)量控制。該菌因能發(fā)酵多種糖類產(chǎn)酸,故得名“解糖”,在分類學(xué)上與糞腸球菌、屎腸球菌并列,卻極少攜帶典型毒力基因,安全性較高。近年研究發(fā)現(xiàn),解糖腸球菌具有突出的益生潛力:它可在pH 2.5的胃酸和0.3%膽鹽中保持90%存活,并分泌乳酸、乙酸等短鏈脂肪酸,迅速降低腸道pH,抑制沙門氏菌、大腸桿菌等致病菌的定植。體外試驗(yàn)還顯示,該菌能黏附于Caco-2細(xì)胞單層,上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1與Occludin的表達(dá),增強(qiáng)腸屏障功能,減輕脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。在動(dòng)物應(yīng)用中,日糧添加10^7 CFU/g解糖腸球菌可顯著提高斷奶仔豬平均日增重8.7%,降低料重比6.3%,并減少腹瀉率一半;其代謝產(chǎn)物還能促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌增殖,使結(jié)腸丁酸濃度升高30%,改善絨毛高度與隱窩深度比。此外,該菌對(duì)萬古霉素敏感,不含vanA/vanB耐藥操縱子,降低了基因橫向轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。綜上,解糖腸球菌憑借耐酸耐膽鹽、產(chǎn)酸抑菌、增強(qiáng)屏障及促生長(zhǎng)等多重功能,被視為替代抗生物質(zhì)的潛力菌株,未來在嬰幼兒食品、畜禽養(yǎng)殖及微生態(tài)制劑領(lǐng)域具有廣闊前景?;羰夏c桿菌可以通過接觸傳播和空氣傳播,污染的醫(yī)療器械和醫(yī)務(wù)人員的手是重要的傳播媒介。蘇云金芽胞桿菌庫爾斯塔克亞種
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%。木糖駒形氏桿菌
嗜碳芽孢桿菌(Bacillus carboniphilus)是芽孢桿菌屬里少見的“高碳”。菌體桿狀、革蘭氏陽性,可形成橢圓芽孢,更適溫度 45–50 ℃,pH 7.0–8.5,可在高濃度可溶性淀粉、糖蜜或木質(zhì)纖維素水解液中快速生長(zhǎng),因而得名“碳愛好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 攜帶多拷貝 α-淀粉酶、普魯蘭酶和木聚糖酶基因,48 h 內(nèi)可將 15 % 淀粉液化糖化至還原糖 180 g L?1,轉(zhuǎn)化率 > 90 %,為濃醪發(fā)酵提供廉價(jià)糖源;與酵母共培養(yǎng),乙醇產(chǎn)量提 12 %,蒸餾能耗降 8 %。二、高滲耐受胞內(nèi)積累相容溶質(zhì)四氫嘧啶,使菌體在糖濃度 300 g L?1、滲透壓 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性;芽孢耐 80 ℃ 30 min,便于濃糖液滅菌后直投,縮短發(fā)酵周期 12 h。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株 BC-20 產(chǎn) IAA 20 mg L?1 并溶磷 2.9 mg L?1,玉米盆栽根長(zhǎng)增 28 %,吸磷量提 22 %;與秸稈復(fù)配堆肥,堆溫 24 h 升至 65 ℃,纖維素降解率提高 30 %,堆肥周期縮短 7 d,殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。四、工業(yè)酶潛力其耐熱耐堿普魯蘭酶更適 pH 9、65 ℃,已用于淀粉糖化“一步法”,節(jié)省中和酸 20 %;木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性,用于紙漿漂白,氯用量減少 30 %,降低可吸附有機(jī)鹵化物(AOX)排放。木糖駒形氏桿菌