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、紫外線輻照8小時仍存活,被廣用于檢驗高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于:細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物,降低膜流動性;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。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 %。侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠,直徑不過微米,卻能把天空搬上餐桌。間型串珠鐮孢
假堅強芽孢桿菌(Bacillus pseudofirmus)是芽孢桿菌屬中“外柔內(nèi)剛”的。菌落潔白、邊緣整齊,桿狀細胞可形成橢圓芽孢,且具周身鞭毛,能運動;它耐堿、耐鹽、耐干燥,可在pH 9–11、8 % NaCl的極端環(huán)境中旺盛生長,故得名“假堅強”。首要本領(lǐng)是“生物降堿”。菌株OF4從肯尼亞鹽堿湖分離,基因組攜帶多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因,可在高鹽高堿條件下維持胞內(nèi)pH 7.5,同時分泌蘋果酸、乳酸等有機酸,2 d內(nèi)將周圍pH由10降至8,為后定植作物營造“微酸綠洲”。盆栽試驗中,用10? CFU/g菌液拌土,堿蓬根際交換性鈉下降35 %,燕麥出苗率提高50 %,產(chǎn)量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可產(chǎn)生環(huán)脂肽與幾丁質(zhì)酶,抑制番茄立枯、棉花黃萎等病原菌,抑菌帶寬達25 mm;同時分泌IAA 15 mg/L,誘導(dǎo)玉米側(cè)根增加30 %,吸磷量提升20 %。新疆鹽堿棉田每畝滴灌200 g菌粉,黃萎病指降低42 %,皮棉增產(chǎn)8.6 %。工業(yè)端,假堅強芽孢桿菌是“堿性酶工廠”。其耐堿木聚糖酶更適pH 10,90 ℃半衰期2 h,用于紙漿漂白可減少氯用量30 %;耐堿蛋白酶已列入洗滌劑助劑,低溫下仍能有效分解血漬、奶漬,節(jié)能20 %。綿羊布魯氏菌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。

嗜氣芽孢桿菌(Bacillus aerophilus)是芽孢桿菌屬里的“氧氣狂熱者”,2004年隨以色列高空氣球首先被分離,可在0.8–21 % O?范圍內(nèi)旺盛生長,更適氧分壓高于普通土壤芽孢桿菌2倍,故得名“嗜氣”。其菌落呈乳白色、邊緣卷發(fā)狀,革蘭氏陽性,具周生鞭毛,能形成橢圓芽孢,耐紫外、耐干燥,貨架期長達3年,為制劑化提供質(zhì)量載體。在土壤復(fù)蘇后,嗜氣芽孢桿菌迅速啟動“三效機制”:①分泌吲哚乙酸(IAA)25 mg/L,刺激玉米、番茄根系增長30 %;②產(chǎn)蛋白酶、纖維素酶,分解作物殘體,釋放養(yǎng)分;③合成表面活性素、fengycin,對番茄青枯、辣椒疫霉抑菌帶寬達28 mm,且能誘導(dǎo)植物ISR,降低農(nóng)藥用量40 %。田間試驗顯示,每畝用200 g菌粉(10? CFU/g)拌種,小麥返青期根際磷提高32 %,千粒重增1.8 g,產(chǎn)量提升8.5 %;在大棚番茄上,滴灌菌液可使灰霉病指下降45 %,果實Vc含量提高12 %,糖酸比更協(xié)調(diào)。工業(yè)端,嗜氣芽孢桿菌是“低溫酶工廠”。其耐有機溶劑蛋白酶在15 ℃、30 %乙醇中仍保持70 %活性,可用于洗滌劑;耐堿脂肪酶更適pH 10,適用于乳制品CIP清洗,節(jié)能20 %。
PTYG培養(yǎng)基(Peptone-Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium)是一種高營養(yǎng)、通用型液體培養(yǎng)基,由蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉和葡萄糖四種關(guān)鍵成分組成,故名“PTYG”。其配方通常為蛋白胨5 g、胰蛋白胨5 g、酵母粉5 g、葡萄糖10 g,NaCl 5 g,補水至1 L,pH調(diào)至7.0±0.2,適用于大多數(shù)異養(yǎng)細菌、酵母及絲狀菌的快速增殖與代謝研究。該培養(yǎng)基營養(yǎng),蛋白胨與胰蛋白胨提供多肽與氨基酸,酵母粉富含維生素B群與微量元素,葡萄糖作為碳源,能迅速啟動微生物代謝,縮短延滯期。在常規(guī)培養(yǎng)條件下,大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、乳酸菌等常見菌株在37℃、180 r/min培養(yǎng)12小時即可達到對數(shù)后期,菌濃可達10? CFU/mL以上,適合用于質(zhì)粒提取、蛋白表達、酶活測定等下游實驗。此外,PTYG培養(yǎng)基也常被用于益生菌(如雙歧桿菌、乳酸菌)的高密度發(fā)酵,若需增強選擇性,可添加0.05% L-半胱氨酸和0.1% Tween-80,以提高厭氧菌的生長效率。若制備固體平板,只需加入1.5%瓊脂,即可用于菌落計數(shù)、分離純化及菌株保藏。由于其成分明確、配制簡便、適用廣,PTYG培養(yǎng)基已成為微生物實驗室中不可或缺的“基礎(chǔ)口糧”,在基礎(chǔ)研究、工業(yè)發(fā)酵、食品微生物檢測及教學(xué)實驗中均發(fā)揮著重要作用。橙色隱孢囊菌是一種屬于隱孢囊菌屬,形態(tài)特征:革蘭氏陽性,菌絲分枝,基絲不斷裂。孢囊孢子可游動 。

深褐芽孢桿菌(Bacillus atrophaeus)是芽孢桿菌屬的“暗色特種兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蠟光,革蘭氏陽性,桿狀細胞可形成橢圓芽孢,耐干燥、耐紫外、耐堿,更適30–37 ℃,pH 6–9,廣分布于土壤、海洋沉積物和植物根際。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽與幾丁質(zhì)酶,對番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯抑菌帶寬達26 mm;溫室試驗畝施200 g菌粉,黃瓜枯萎病指下降45 %,農(nóng)藥用量減少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢桿菌產(chǎn)IAA 20 mg·L?1,溶磷3.2 mg·L?1,并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇,誘導(dǎo)玉米側(cè)根增30 %,吸鉀量提22 %;干旱脅迫下,小麥葉片相對含水量提高8 %,產(chǎn)量增10 %。三、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性,已用于無磷洗滌劑,血漬去污力提升30 %;耐熱淀粉酶90 ℃半衰期2 h,為紡織退漿省去中和環(huán)節(jié),節(jié)能15 %。四、抗輻射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸鈣,對紫外、γ射線具有極強抵抗力,被ESA選為“火星模擬滅菌”指示菌,用于檢測航天器表面消毒效果。未來,借助合成生物學(xué),把深褐芽孢桿菌的抑菌、產(chǎn)酶、抗輻射模塊植入枯草底盤,可構(gòu)建“一菌多用”細胞工廠,為綠色農(nóng)業(yè)、清潔洗滌和太空滅菌提供可持續(xù)的微生物鑰匙。在科研領(lǐng)域,奇異水螺菌常被用作研究微生物生態(tài)、基因調(diào)控和代謝途徑的模型生物。玫瑰燼灰鏈霉菌
它能夠產(chǎn)生多種酶,如蛋白酶和纖維素酶,這些酶在食品加工和生物燃料生產(chǎn)中具有潛在用途。間型串珠鐮孢
嗜堿芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)是芽孢桿菌屬的“高堿”。菌體桿狀、周生鞭毛,能在 pH 9–11 的極端堿性環(huán)境中旺盛生長,芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min,是研究堿適應(yīng)與工業(yè)酶的模式菌株。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白(nhaA、nhaC)和碳酸酐酶,將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài);細胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,為高溫高堿酶表達提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿淀粉酶更適 pH 10、90 ℃,用于紡織退漿可省略中和步驟,節(jié)能 15 %;耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性,已列入無磷洗滌劑,血漬、奶漬去污力提升 30 %;耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白,氯用量減少 30 %,降低可吸附有機鹵化物(AOX)排放。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株 AB-10 產(chǎn) IAA 15 mg·L?1,并溶磷 2.6 mg·L?1,使玉米根系增 28 %,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 30 %,堆肥周期縮短 7 d,殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。四、環(huán)境修復(fù)胞外多糖能吸附 Cd2?、Pb2?,吸附量分別達 50 mg·g?1 與 35 mg·g?1;在 pH 9 的蘇打鹽堿土中定殖后,水稻產(chǎn)量增加 10 %,土壤交換性鈉下降 15 %。間型串珠鐮孢