在微生物的“軍團(tuán)”里,蕈狀芽孢桿菌(Bacillus mycoides)可謂形貌更奇特的一位。它在固體培養(yǎng)基上排成絲狀、螺旋狀或放射狀菌落,遠(yuǎn)望如微縮蘑菇菌絲,因而得名“蕈狀”。別看外形“文藝”,其功能卻硬核:耐旱、耐鹽、產(chǎn)酶、抑菌、促生,堪稱土壤里的“多面手”。一、形態(tài)即名片蕈狀芽孢桿菌為革蘭氏陽(yáng)性大桿菌,周生鞭毛,可形成橢圓芽孢。更獨(dú)特的是它的“集體運(yùn)動(dòng)”能力——細(xì)胞通過側(cè)向滑動(dòng),在瓊脂表面形成美麗而規(guī)則的“蕨葉”或“螺旋”圖案,這一自組織現(xiàn)象已被用作生物物理研究模型。二、生態(tài)功能抑?。壕w分泌表面活性素、fengycin 等環(huán)脂肽,可破壞病原菌膜,對(duì)立枯絲核菌、鐮刀菌抑菌帶寬達(dá) 25 mm。促生:產(chǎn) IAA 25 mg·L?1,溶有機(jī)磷 3.1 mg·L?1,小麥根系增 30 %,吸磷量提 20 %。抗逆:胞外多糖吸附 Na?,在 8 % 鹽濃度下仍正常生長(zhǎng);芽孢耐干燥 6 個(gè)月,適合西北旱區(qū)應(yīng)用。三、田間表現(xiàn)山東大棚番茄試驗(yàn),每畝溝施 10? CFU·g?1 菌粉 200 g,灰霉病指下降 42 %,產(chǎn)量增 12 %,維生素 C 提高 8 %;寧夏鹽堿地滴灌,可使水稻根際 pH 降 0.4,全鹽下降 15 %,增產(chǎn) 9 %。解蛋白奇異球菌的培養(yǎng)相對(duì)容易,通常在特定的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)良好。苔蘚隱球酵母
譎詐明串珠菌(Leuconostoc fallax)是明串珠菌屬中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑,細(xì)胞球形成對(duì),發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣,看似溫順,卻能在泡菜前期迅速增殖,借“糖衣”胞外多糖包裹自己,欺騙宿主免疫系統(tǒng),故得“譎詐”之名。基因組分析揭示,它攜帶一套罕見的寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)與組氨酸激酶雙組分系統(tǒng),可感知滲透壓與酸度變化,一旦環(huán)境pH降至4.0以下,便啟動(dòng)“式”產(chǎn)酸爆發(fā),短時(shí)間內(nèi)釋放大量乳酸與乙酸,排擠同壇的乳酸菌盟友,獨(dú)占發(fā)酵主導(dǎo)權(quán)。更“狡黠”的是,該菌能分泌一種細(xì)菌素Fallaxin,對(duì)李斯特菌、金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽(yáng)性食源性致病菌具有窄譜殺傷,卻對(duì)自身及泡菜關(guān)鍵菌株無害,借此在微生態(tài)博弈中“借刀殺人”。然而,其高活性胞外多糖合成酶在低溫(4℃)仍持續(xù)表達(dá),導(dǎo)致泡菜后熟期口感發(fā)黏,被食品工程師視為“品質(zhì)陷阱”。研究嘗試通過CRISPR敲除其負(fù)調(diào)控基因rex,使譎詐明串珠菌在pH 3.8即自動(dòng)休眠,既保留抑菌特長(zhǎng),又避免過度產(chǎn)黏,為精細(xì)控制傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的微生態(tài)提供了一把“基因開關(guān)”。微紫青霉用長(zhǎng)賴氨酸芽孢桿菌菌液灌根,番茄根結(jié)線蟲侵染率下降42%,果實(shí)Vc含量提高12%,產(chǎn)量增8.3%。

BM液體培養(yǎng)基,全名Basal Mineral Liquid Medium,是微生物學(xué)界公認(rèn)的“極簡(jiǎn)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(jī)微量元素,因此也被稱為“空白畫布”。研究者可根據(jù)目標(biāo)菌的代謝特點(diǎn),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(shí)現(xiàn)代謝通路、降解基因或耐受機(jī)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(biāo)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(dá)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(shí)現(xiàn)全菌體同位素標(biāo)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。
威氏芽孢桿菌是土壤里低調(diào)的“多面手”。它先以桿狀活菌在根際游弋,一遇干旱、高溫便迅速縮成厚壁芽孢,可耐沸水煮十分鐘、紫外曝曬兩小時(shí),仍能在十年后遇水萌發(fā)。植保學(xué)家把它當(dāng)“殺菌劑”:芽孢復(fù)蘇后分泌表面活性素、伊枯草菌素,像微型剪刀刺破病原菌膜,對(duì)白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成;同時(shí)誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性,番茄未染病就先“武裝”葉片。溫室試驗(yàn)顯示,每畝用兩百克菌粉拌基質(zhì),黃瓜枯萎率降四成,農(nóng)藥少打一半,果實(shí)仍青亮。更妙的是,它能分解有機(jī)磷長(zhǎng)鏈,釋放正磷酸供作物吸收,相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。東北大豆連作田因它緩解“磷饑餓”,畝產(chǎn)增8%。如今,生物公司以玉米漿發(fā)酵罐培養(yǎng),把芽孢制成可濕性粉劑,拌種、滴灌皆宜,保質(zhì)期兩年,運(yùn)輸不必冷鏈。科學(xué)家還在其基因組里插入耐鹽基因,讓它在西北鹽堿地也能萌發(fā),為棄荒灘涂奪回糧田。小小威氏芽孢桿菌,用微米之軀守護(hù)綠色豐收,讓農(nóng)藥瓶少一個(gè),飯碗多一粒。帶小棒鏈霉菌發(fā)酵工藝:培養(yǎng)基成細(xì)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。

包姜氏液體培養(yǎng)基基礎(chǔ)(BGA Broth Base)是為培養(yǎng)姜苗根莖共生促生菌而設(shè)計(jì)的富氮液體培養(yǎng)基,由包頭師范學(xué)院與姜科作物團(tuán)隊(duì)共同優(yōu)化,故得“包姜”之名。其配方以酪蛋白胨與大豆木瓜酶消化物提供與緩釋氨基酸,酵母粉補(bǔ)充B族維生素和微量元素,可溶性淀粉作碳源,既避免葡萄糖過量產(chǎn)酸,又模擬根莖分泌物成分;特別添加0.3% K?HPO?與0.2% MgSO?,緩沖能力強(qiáng),可中和菌體代謝酸,維持pH 6.8–7.0,滿足假單胞菌、芽孢桿菌及稀有放線菌的同步增殖。實(shí)際應(yīng)用中,1 L培養(yǎng)基接種5 mL姜塊研磨液,28℃、160 r/min振蕩培養(yǎng)24 h,菌濃即可達(dá)2×10? CFU/mL,菌液呈淡棕、微粘,帶新鮮生姜清香;繼續(xù)補(bǔ)糖發(fā)酵可產(chǎn)胞外多糖1.2 g/L,對(duì)番茄、辣椒具明顯促根活性。若需固體分離,補(bǔ)加1.2%瓊脂即得BGA平板,可直觀觀察菌落形態(tài):有效菌株多呈乳白、邊緣波狀,48 h后在365 nm紫外下可見藍(lán)綠色熒光,與16S rDNA序列聯(lián)用,可在72 h內(nèi)完成“功能—種屬”雙重鑒定。質(zhì)量控制上,BGA培養(yǎng)基需用去離子水配制,高壓滅菌后若出現(xiàn)輕微沉淀,為鎂—磷復(fù)合物,50℃水浴搖勻即可;儲(chǔ)存過程若液體變黃,提示淀粉水解過度,應(yīng)廢棄。糞腸球菌作為益生菌具有多種功能特性,如耐胃酸、膽汁,高溫環(huán)境穩(wěn)定,定植力強(qiáng),起到占位保護(hù)作用。熱液微桿菌
海膽棕色小單孢菌細(xì)胞壁含meso-二氨基庚二酸(或3-OH-二氨基庚二酸或微量L-二氨基庚二酸)和甘氨酸。苔蘚隱球酵母
MB培養(yǎng)基基礎(chǔ)(Marine Broth Base)是一種專為海洋細(xì)菌設(shè)計(jì)的富營(yíng)養(yǎng)液體培養(yǎng)基,由蛋白胨、酵母粉及多種無機(jī)鹽組成,pH 7.2–7.6,滲透壓與海水相當(dāng)。配方中氯化鈉濃度約2–3%,并補(bǔ)充鎂、鉀、鈣等海水中主要離子,可瞬時(shí)啟動(dòng)依賴高鹽環(huán)境的嗜鹽菌與耐鹽菌,縮短延滯期。實(shí)驗(yàn)室常規(guī)做法是將培養(yǎng)基干粉溶解于蒸餾水后,補(bǔ)加陳海水或人工海鹽,即可恢復(fù)接近自然海水的離子譜,使挑剔的海洋放線菌、弧菌、假單胞菌等迅速進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng),用于后續(xù)分離、保藏或活性物質(zhì)篩選。由于海洋微生物常產(chǎn)色素、抗生物質(zhì)及胞外多糖,MB培養(yǎng)基的高營(yíng)養(yǎng)特性可充分展現(xiàn)這些次級(jí)代謝潛能:弧菌在28℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)12小時(shí),菌濃即可達(dá)10? CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus則分泌墨藍(lán)色素,使整瓶培養(yǎng)液變?yōu)榈逅{(lán),成為天然色素研究的理想起點(diǎn)。若需固體培養(yǎng),只需補(bǔ)加1.5%瓊脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉積物懸液,28℃培養(yǎng)2–3天,挑取形態(tài)各異的單菌落進(jìn)行16S rDNA鑒定,流程簡(jiǎn)潔高效。在質(zhì)量控制方面,MB培養(yǎng)基需用人工海水或陳海水配制,切忌直接使用自來水,以免鈣鎂離子不足或氯殘留抑制菌體;滅菌后若出現(xiàn)沉淀,多為鎂鹽析出,可50℃水浴復(fù)溶,不影響使用。