格氏糖多孢菌

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(mén)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(chǎng)。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(kāi)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(hù)少施20公斤尿素，卻多收一筐飽滿(mǎn)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。功能層面，巴基斯坦賴(lài)氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解決”三合一特性。格氏糖多孢菌

綠色綠芽菌（Blastochloris viridis）是一株綠色、能出芽的光合細(xì)菌，隸屬α-變形菌綱芽生綠菌屬。菌體圓形至卵圓，具極生鞭毛，可活躍游動(dòng)；革蘭氏陰性，無(wú)芽孢，不形成芽孢鏈，通過(guò)不對(duì)稱(chēng)出芽繁殖，是光合菌中少見(jiàn)的“芽殖型”。它的培養(yǎng)物呈橄欖綠至翠綠，源于細(xì)菌葉綠素b與類(lèi)胡蘿卜素的組合，吸收波段集中在700-900 nm近紅外區(qū)，可在弱光或近紅外環(huán)境中進(jìn)行不產(chǎn)氧光合，為光能異養(yǎng)生長(zhǎng)提供優(yōu)勢(shì)。更適生長(zhǎng)溫度30℃，pH 6.8-7.5，鹽度0-6%，兼性微好氧，黑暗條件下也能緩慢呼吸增殖，適應(yīng)淡水到河口多種生境。綠色綠芽菌的光合內(nèi)膜為囊泡狀，含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌類(lèi)，G+C mol% 66-71，系統(tǒng)發(fā)育與紅游動(dòng)菌屬更接近。其反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)與電子傳遞鏈已被解析，是研究光能轉(zhuǎn)化和人工光合器件的模型生物。應(yīng)用方面，菌株ATCC 19567常用于教學(xué)與科研；因其能利用低級(jí)脂肪酸和多種有機(jī)酸，也被探索用于高濃度有機(jī)廢水處理，可在光照厭氧反應(yīng)器中同步去除COD并回收單細(xì)胞蛋白，為“光合-凈水-資源”一體化提供新思路。隨著合成生物學(xué)發(fā)展，綠色綠芽菌的細(xì)菌葉綠素b合成基因簇已被克隆，為構(gòu)建近紅外驅(qū)動(dòng)細(xì)胞工廠(chǎng)奠定了遺傳基礎(chǔ)。金橫裂鏈霉菌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)。

特基拉芽孢桿菌（Bacillus tequilensis）是芽孢桿菌屬中一顆快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被發(fā)現(xiàn)，它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的廢水中保持活性，芽孢能休眠十年不死，被視作“極端環(huán)境基因庫(kù)”。其抗逆機(jī)制由“吸附-代謝-固定”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成：ArsR-arsB-arsC操縱子把As3?氧化為低毒As??并泵出胞外；組氨酸富集蛋白Teq可吸附Au3?、Cd2?，吸附量達(dá)50mg/g，使湖南砷污染稻田兩年可溶砷下降45%，稻米增產(chǎn)15%，籽粒砷低于國(guó)標(biāo)一半。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特基拉芽孢桿菌表現(xiàn)出廣譜抑菌與促生雙重功效。菌株M408F10-3F8對(duì)12種病原菌和卵菌有強(qiáng)拮抗作用，黃瓜枯萎盆栽防效58%，與多菌靈相當(dāng)，同時(shí)分泌IAA促生；菌株2-2a對(duì)大豆炭疽、黑斑、灰斑等葉部病害及根腐、立枯等土傳病害兼具防效，且定殖速度快；菌株20Q9B-2-14對(duì)馬鈴薯軟腐病菌抑制明顯，為生防制劑添新選項(xiàng)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，菌株ZSGD5與Bt-CO通過(guò)“異養(yǎng)硝化-好氧反硝化”低耗氧途徑，把氨氮、亞硝酸鹽迅速轉(zhuǎn)為氮?dú)庖莩觯?℃仍保持活性，可使斑節(jié)蝦、花白鰱池塘氨氮下降60%，換水量減少三成。

甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌是土壤里的“碳鏈煉金師”。它以甲醇、甲胺等一碳化合物為主食，卻能把這些常被忽視的小分子變成高值產(chǎn)物。菌體在含甲醇的培養(yǎng)基中迅速萌發(fā)，分泌甲醇脫氫酶，將有毒的甲醇先氧化為甲醛，再經(jīng)RuMP循環(huán)固定為果糖-6-磷酸，既獲得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反應(yīng)在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)理論值的92%，遠(yuǎn)高于化學(xué)催化。更難得的是，它同時(shí)是一株“生物兵工廠(chǎng)”。在利用甲醇的同時(shí)，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對(duì)黃瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌帶寬達(dá)25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。田間試驗(yàn)表明，每畝用200克菌粉滴灌，玉米根際甲醇天然濃度降低60%，植株葉綠素提高1.5個(gè)SPAD單位，產(chǎn)量增加8%，且農(nóng)藥使用量減少三成。工業(yè)端，科研團(tuán)隊(duì)把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時(shí)產(chǎn)出高黏度γ-PGA，可作為保水劑、絮凝劑或醫(yī)用敷料；5噸罐分批發(fā)酵，γ-PGA產(chǎn)量達(dá)25 g/L，成本比傳統(tǒng)谷氨酸發(fā)酵低20%。此外，其芽孢可耐沸水煮15分鐘、紫外照射兩小時(shí)，噴霧干燥存活率超過(guò)90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。對(duì)白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時(shí)誘導(dǎo)植物開(kāi)啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌屬的“極地移民”。標(biāo)準(zhǔn)菌株能在-2 ℃緩慢增殖，更適生長(zhǎng)溫度只15 ℃，比較高不超過(guò)30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反復(fù)凍融，是研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其細(xì)胞膜富含短鏈與支鏈脂肪酸，冷休克蛋白Csp持續(xù)表達(dá)，使核糖體和RNA在冰水中仍保持活性，為“零度工廠(chǎng)”提供分子基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L?1并溶出有機(jī)磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長(zhǎng)增加25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物披上“生物羽絨服”。工業(yè)方面，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為寒區(qū)酒精發(fā)酵節(jié)約大量蒸汽。環(huán)境修復(fù)更彰顯其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管線(xiàn)泄漏提供原位生物修復(fù)方案；與冰藻共培養(yǎng)時(shí)，還能吸附Cd2?、Pb2?，吸附量分別達(dá)50 mg·g?1和35 mg·g?1，讓重金屬在冰層中被“凍結(jié)”并隨菌體沉降。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)底盤(pán)，有望實(shí)現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類(lèi)催化高值反應(yīng)。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(yáng)性，菌絲分枝，基絲不斷裂。孢囊孢子可游動(dòng) 。Zygosaccharomyces parabailii

強(qiáng)壯類(lèi)芽孢桿菌是一種極具潛力的益生菌，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。格氏糖多孢菌

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(wú)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(guò)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。格氏糖多孢菌