赫氏埃希氏菌是深海熱液口的“化學(xué)魔術(shù)師”,能在攝氏百度、千倍大氣壓的暗夜里,把硫化氫當(dāng)早餐,把二氧化碳當(dāng)點心來款待。它用氫硫還氧酶把劇毒硫化氫拆成電子與質(zhì)子,驅(qū)動ATP合酶高速旋轉(zhuǎn),合成能量,再借逆三羧酸循環(huán)把無機碳織成有機糖,無需陽光,也能養(yǎng)活整片“黑煙囪”叢林??茖W(xué)家搭乘深潛器采集菌體,發(fā)現(xiàn)其細胞膜含特殊醚鍵脂質(zhì),像給自身裹上耐高溫的陶瓷瓦,蛋白質(zhì)內(nèi)部也布滿離子鍵,仿佛微型鋼鐵骨架,才讓它在沸水中依舊柔韌。實驗室里,研究團隊把它的固碳基因簇移植到工業(yè)大腸桿菌,使后者能在廢氣流里自養(yǎng)生長,產(chǎn)出的聚羥基脂肪酸酯可制可降解塑料,為碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌,用肉眼看不見的臂膀,托住地球深部與未來的綠色循環(huán)。帶小棒鏈霉菌發(fā)酵工藝:培養(yǎng)基成細鉆研,溫氧調(diào)控精而全,發(fā)酵條件優(yōu)中選,產(chǎn)物豐收效益添。亞麻刺盤孢
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: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,多采用分區(qū)劃線,35℃培養(yǎng)18–24小時即可讀取結(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,需進一步做血清學(xué)或質(zhì)譜確認。玫瑰淡紫鏈霉菌它能夠耐受高劑量的輻射,這使其在研究微生物的輻射抗性和DNA修復(fù)機制方面具有重要價值。

BM液體培養(yǎng)基,全名Basal Mineral Liquid Medium,是微生物學(xué)界公認的“極簡配方”。它只提供生命必需的礦物元素:K?HPO? 1.0 g、KH?PO? 1.0 g、MgSO?·7H?O 0.2 g、CaCl?·2H?O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g,加蒸餾水至1 L,pH 6.5±0.1,無碳、無氮、無有機微量元素,因此也被稱為“空白畫布”。研究者可根據(jù)目標菌的代謝特點,精確添加單一碳源(如葡萄糖、苯甲酸、甲烷)、氮源(如NH?Cl、NO??或尿素)及特定金屬,實現(xiàn)代謝通路、降解基因或耐受機制的單變量研究。BM的高純度與低背景使其成為環(huán)境微生物分離的優(yōu)先。取河水或土壤浸提液,經(jīng)0.22 μm過濾除菌后,取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶,再投加目標污染物(如50 mg L?1多環(huán)芳烴),28℃、150 r/min培養(yǎng)7天,即可富集到以該污染物為碳能源的降解菌群。繼代3次后,稀釋涂布于含BM的固體平板,菌落純化率可達90%以上,極大減少雜菌干擾。此外,BM培養(yǎng)基在合成生物學(xué)中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定濃度的13C-葡萄糖或1?N-NH?Cl,實現(xiàn)全菌體同位素標記,為蛋白質(zhì)組、代謝流分析提供干凈背景;也可通過缺鐵、缺鋅的BM,研究金屬調(diào)控蛋白的功能。
膠凍樣類芽孢桿菌(Paenibacillus mucilaginosus)是土壤里會“熬膠”的硅酸鹽細菌。菌落圓潤、表面像果凍,能把礦物中的鉀、磷、硅一股腦解離出來,被農(nóng)民親切地稱作“天然第二鉀肥廠”。一、解礦機制它分泌多糖和有機酸,在鉀長石表面形成生物膜,質(zhì)子交換+絡(luò)合雙管齊下,把難溶的礦物鉀轉(zhuǎn)化為可溶性鉀,盆栽試驗顯示,土壤鉀含量可提高25%,相當(dāng)于每畝白撿3公斤K?O。二、促生抗逆產(chǎn)IAA、 gibberellin,刺激玉米、土豆側(cè)根激增30%;生成的胞外多糖保水又固粒,使沙壤土含水率提升8%,幫助作物度過春旱。三、田間成績山東大蔥示范區(qū),畝施200g(10? CFU/g)菌粉,蔥白粗度增加0.3 cm,產(chǎn)量提高12%,化肥鉀用量降20%;寧夏葡萄溝灌后,糖酸比更協(xié)調(diào),果粉增厚,貨架期延長5天。四、工業(yè)發(fā)酵以糖蜜-玉米漿為培養(yǎng)基,28℃、200 r/min發(fā)酵36 h,芽孢數(shù)可達5×10? CFU/mL,噴霧干燥存活率>90%,與腐熟雞糞造粒,制成“生物硅鉀肥”,存放18個月活菌仍大于2億/克。五、未來方向科學(xué)家正把耐鹽堿、耐重金屬基因簇導(dǎo)入該菌,構(gòu)建“解鉀-降鹽-鈍化鎘”三合一工程菌,讓鹽堿灘、礦區(qū)復(fù)墾地也能長出高產(chǎn)莊稼。③分泌蛋白酶與脂肽,抑制番茄青枯、辣椒疫霉,病指下降四成。

栗褐芽孢桿菌(Bacillus badius)是芽孢桿菌屬的“暗色騎士”。菌落呈獨特的栗褐色、邊緣不規(guī)則,革蘭氏陽性大桿菌,具周生鞭毛,可形成橢圓芽孢;更適溫度30–37 ℃,pH 6.5–8.5,廣分布于森林腐葉、草炭和動物腸道中。一、降解菌株產(chǎn)胞外酚氧化酶、漆酶和半纖維素酶,能把落葉、鋸末中的木質(zhì)-酚類物質(zhì)分解成腐殖酸,7 d內(nèi)稻草失重率35 %,腐殖酸含量提高1.8倍,為有機肥“褐化”提供天然菌種。二、防病促生栗褐芽孢桿菌分泌badius脂肽,對番茄青枯、辣椒疫霉抑菌帶寬24 mm;同時產(chǎn)IAA 18 mg·L?1,使玉米根長增28 %,吸磷量提棚試驗畝施200 g菌粉,黃瓜枯萎病指降40 %,產(chǎn)量增12 %。三、工業(yè)酶潛力其漆酶更適pH 5、50 ℃,對染料活性黑KN-B脫色率3 h達85 %,已用于印染廢水預(yù)處理;耐堿木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性,可助紙漿漂白減少氯用量30 %。四、土壤修復(fù)菌體胞外多糖能吸附Cd2?、Pb2?,吸附量分別達45 mg g?1與30 mg g?1;與生物炭混施,礦區(qū)污染土壤有效態(tài)鎘下降50 %,蔬菜可食部鎘低于國標。組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫斷裂;同時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。赭紅孢囊游動放線菌
菌體還可吸附Au3?、Cd2?,吸附量分別達50mg/g與35mg/g,為礦區(qū)重金屬修復(fù)提供低成本方案。亞麻刺盤孢
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)獨樹一幟。菌體革蘭氏陽性、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,并耐受150mM硼酸,被視為“中度耐硼”的旱地先鋒。在抗逆機制上,該菌細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。實驗室條件下,其IAA產(chǎn)量達118mg/L,明顯高于同屬菌株,可刺激小麥根長增加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菌雙功能酶系統(tǒng),相關(guān)菌機制仍在持續(xù)解析。亞麻刺盤孢