不規(guī)則美麗鹽菌

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，卻只認(rèn)花生這一位房東。它自帶“門禁卡”——特殊的Nod因子，能精細(xì)識(shí)別花生根毛分泌的染料木苷，兩者對(duì)接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌請(qǐng)進(jìn)“地下別墅”。隨后，細(xì)菌釋放信號(hào)，誘導(dǎo)根部細(xì)胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像給根系掛上微型氮肥廠。瘤內(nèi)氧氣被植物合成的豆血紅蛋白調(diào)到納摩級(jí)，固氮酶安全開工，將空氣中惰性的N?轉(zhuǎn)化為NH??，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。更妙的是，收獲后根瘤遺落田間，氮素緩慢釋放，后茬小麥吸氮量提高15%，土壤硝態(tài)淋失減少四成，地下水不再“又咸又綠”。如今，科研團(tuán)隊(duì)把菌液做成鋁箔袋裝，拌種即可，比化肥便宜三成，卻無(wú)污染；還植入耐旱基因，讓它在華北旱地也能結(jié)瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之軀撬動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)，讓藍(lán)天少一縷煙，田里多一季香。牙齦卟啉單胞菌的脂多糖（LPS）具有廣的生物學(xué)活性，被認(rèn)為是革蘭氏陰性菌的主要毒力因子之一。不規(guī)則美麗鹽菌

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀(jì)90年代由日本科學(xué)家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國(guó)際公認(rèn)的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，更適pH 8.5–9.5、溫度30–37 ℃，在Na?CO?濃度50 g L?1的極端環(huán)境中仍能正常代謝，被稱為“天然堿性細(xì)胞工廠”。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余Na?排出，并將CO?2?轉(zhuǎn)化為HCO??，維持胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供平臺(tái)。二、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶、普魯蘭酶更適pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略傳統(tǒng)工藝中的中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %；耐堿蛋白酶在洗滌劑中可去除血漬、奶漬，低溫活性優(yōu)于市場(chǎng)同類酶20 %。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境應(yīng)用菌株P(guān)1具備“溶磷-鈍化重金屬”雙重功能：在pH 9、Cd2? 50 mg kg?1條件下，仍可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg kg?1，同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

黏瓊脂芽孢桿菌是2007年在深海沉積物里被“撈”出的新成員，因菌落能拉出長(zhǎng)長(zhǎng)瓊脂糖絲，得了“黏瓊脂”的綽號(hào)。它生活在低溫、高壓、寡營(yíng)養(yǎng)的海底，靠分泌特殊β-瓊脂糖酶，把堅(jiān)硬的海藻碎片分解成單糖，再經(jīng)乙酰-CoA途徑合成能量，既填飽自己，也為周圍菌群打開“糧倉(cāng)”，成為深海碳循環(huán)的隱形樞紐。實(shí)驗(yàn)室更看重的是它的“冷酶工廠”。其瓊脂糖酶更適溫度只25℃，在4℃仍保持60%活性，比陸源同類酶省電一半；若把粗酶液直接噴到石花菜漿里，40分鐘就能讓膠體黏度降80%，濾出的寡糖可作益生元、化妝品保濕劑，甚至用于微膠囊壁材。更妙的是，菌體在貧氮環(huán)境會(huì)自發(fā)形成厚壁芽孢，可耐55℃、紫外照射兩小時(shí)，噴霧干燥存活率仍超90%，給工業(yè)化降低了冷鏈與包被成本。國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)已把黏瓊脂芽孢桿菌制成灰粉末，用于即食涼粉、果凍的低溫脫膠，使生產(chǎn)周期從12小時(shí)縮到3小時(shí)，耗水減少四成；殘?jiān)缓烟?，可作飼料添加劑，提高仔豬日增重5%。未來(lái)，科學(xué)家計(jì)劃把耐冷酶基因轉(zhuǎn)進(jìn)枯草芽孢桿菌，讓“冷酶”在常溫海洋里就地降解漂浮海藻，為藍(lán)碳保護(hù)再添一把微生物鑰匙。小小黏瓊脂芽孢桿菌，用一縷黏絲，把千米深海的秘密縫進(jìn)人類綠色的產(chǎn)業(yè)鏈。

YPG培養(yǎng)基（Yeast Extract-Peptone-Glucose Medium）是酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖培養(yǎng)基的簡(jiǎn)稱，堪稱微生物實(shí)驗(yàn)室的“快餐”。配方極簡(jiǎn)：酵母粉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g，補(bǔ)水至1 L，pH 6.2±0.2，無(wú)需調(diào)節(jié)即可滿足大多數(shù)菌、酵母及部分細(xì)菌的快速增殖需求。酵母粉提供B族維生素和微量元素，蛋白胨供給多肽與氨基酸，葡萄糖以高碳濃度啟動(dòng)酵母發(fā)酵型代謝，短短12 h就能讓釀酒酵母OD???沖破1.0，是發(fā)酵工程與分子生物學(xué)過夜預(yù)培養(yǎng)的優(yōu)先。若用于絲狀菌，只需降低葡萄糖至10 g，并加入微量元素液，28 ℃靜置2天，孢子產(chǎn)量可比PDA提高30%。YPG的另一優(yōu)勢(shì)是“可鹽可甜”：補(bǔ)加15%甘油即成YPG/甘油，用于酵母感受態(tài)制備；添加2%瓊脂便是YPG平板，藍(lán)白斑篩選、轉(zhuǎn)化子計(jì)數(shù)兩不誤。實(shí)驗(yàn)室里還流行“富氧版”——把葡萄糖提前115 ℃單獨(dú)滅菌，避免美拉德反應(yīng)，培養(yǎng)液顏色淺，下游HPLC檢測(cè)有機(jī)酸無(wú)干擾。質(zhì)量控制也輕松：高壓后若顏色發(fā)黃，說明葡萄糖與氨基酸高溫反應(yīng)，可改用過濾除菌；室溫保存1周仍澄清，即可繼續(xù)使用。憑借組分明確、成本低廉、配制快速，YPG培養(yǎng)基已從傳統(tǒng)釀酒實(shí)驗(yàn)室走向合成生物學(xué)、代謝工程與益生菌高密度發(fā)酵，成為微生物學(xué)家手中“養(yǎng)菌如泡茶”的經(jīng)典底牌。與傳統(tǒng)化學(xué)脫膠方法相比，使用浸麻類芽孢桿菌進(jìn)行生物脫膠具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

鹽敏芽孢桿菌（Bacillus halmapalus）是芽孢桿菌屬中“怕鹽”的稀有成員，卻因此成為科研與教學(xué)的“模式對(duì)照株”。標(biāo)準(zhǔn)菌株 DSM8723 更初由丹麥 Novo Nordisk 分離，更適 NaCl 濃度只 0.5 %，鹽度 >2 % 即明顯受抑，與嗜鹽菌形成鮮明對(duì)比，為研究芽孢桿菌耐鹽機(jī)制提供了理想“負(fù)對(duì)照”。一、形態(tài)與生理菌落乳白色、邊緣光滑，革蘭氏陽(yáng)性大桿菌，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢；氧化酶陽(yáng)性，好氧，更適溫度 30 ℃、pH 7.0，能分泌 α-淀粉酶，在 DSMMedium 31 培養(yǎng)基中生長(zhǎng)迅速。二、科研價(jià)值由于鹽敏感特征明確，常被用作“鹽脅迫空白”：與耐鹽菌株進(jìn)行平行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組比較，可快速鎖定 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、相容溶質(zhì)合成酶等關(guān)鍵耐鹽基因；其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 時(shí)活力比較高，鹽度升高活性驟降，為研究酶分子鹽適應(yīng)機(jī)制提供“開關(guān)型”模型。三、教學(xué)與質(zhì)控國(guó)內(nèi)多所高校將其列為微生物實(shí)驗(yàn)“鹽梯度生長(zhǎng)”標(biāo)準(zhǔn)菌，學(xué)生通過梯度平板即可直觀觀察鹽濃度對(duì)芽孢桿菌生長(zhǎng)速率、芽孢形成率及酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好、安全等級(jí) 1 級(jí)，無(wú)需特殊防護(hù)。木糖氧化無(wú)色桿菌形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：細(xì)胞呈桿狀，超微結(jié)構(gòu)精細(xì)，表面附屬多樣，結(jié)構(gòu)與功能緊密相扣。喜土毛束霉

功能層面，巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解決”三合一特性。不規(guī)則美麗鹽菌

死谷芽孢桿菌，名字聽來(lái)荒涼，卻是沙漠表層更耐命的“綠洲工匠”。它更初在美國(guó)死谷鹽殼下被分離，能在55℃、鹽濃度15%的“鹵水”里悠然萌發(fā)，芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖，像給細(xì)胞穿陶瓷甲，紫外線、干燥、氧化齊攻亦難破。農(nóng)業(yè)學(xué)家把它請(qǐng)進(jìn)西北鹽堿地，菌體復(fù)蘇后分泌環(huán)脂肽，既松解板結(jié)土粒，又搶占根際生態(tài)位，抑制鐮刀菌、絲核菌，使向日葵爛根率降四成；同時(shí)釋放胞外多糖，裹住鈉離子，降低植物鹽分脅迫，畝產(chǎn)油脂提高一成。更妙的是，它能將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為有效磷，相當(dāng)于自帶“微肥”?？蒲袌F(tuán)隊(duì)用玉米漿發(fā)酵，把芽孢制成黑色粉劑，滴灌進(jìn)新疆棉田，三年下來(lái)，土壤氯鹽下降15%，棉花出苗率升兩成，農(nóng)藥減施三成。如今，科學(xué)家正給它插入耐旱基因，希望讓戈壁也長(zhǎng)出稻浪。小小死谷芽孢桿菌，用微觀之軀喚醒沉睡的鹽堿，為人類奪回被鹽分侵占的耕地，讓荒涼名不副實(shí)，讓沃野重獲新生。不規(guī)則美麗鹽菌