無(wú)機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是專門用于篩選、計(jì)數(shù)和驗(yàn)證具有“溶磷”功能微生物的合成培養(yǎng)基。其關(guān)鍵思路是“以難溶磷為磷源”:配方中不添加任何有機(jī)磷或磷,而用磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕、磷灰石或磷酸鋁等難溶性無(wú)機(jī)磷酸鹽作為磷源;同時(shí)提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸銨或硝酸鈉作氮源,并輔以鎂、鉀、硫、微量元素和緩沖系統(tǒng),pH 通常調(diào)至 6.8–7.2。只有能分泌有機(jī)酸、質(zhì)子、酶類(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶的 PO?3?,供自身利用并在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。培養(yǎng)基滅菌后呈乳白渾濁,傾注平板后表面略帶沉淀。接種土壤稀釋液或根際樣品,28 ℃培養(yǎng) 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周圍會(huì)出現(xiàn) 2–10 mm 的透明暈圈——這是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三鈣所致,暈圈直徑與溶磷能力呈正相關(guān)。若需定量,可挑取暈圈明顯的單菌落,接入液體無(wú)機(jī)磷培養(yǎng)基,振蕩培養(yǎng) 7 天,用鉬銻抗比色法測(cè)定上清液中有效磷含量,計(jì)算溶磷率(mg P·L?1)與菌體生物量的比值,即可比較不同菌株的溶磷效率。收獲后根瘤脫落,礦化釋氮,后茬玉米吸氮量提15%,土壤硝態(tài)淋失降四成,地下水不再喊“又咸又綠”。香氣紅冬孢鎖擲孢酵母
栗褐芽孢桿菌(Bacillus badius)是芽孢桿菌屬的“暗色騎士”。菌落呈獨(dú)特的栗褐色、邊緣不規(guī)則,革蘭氏陽(yáng)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(dòng)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(jī)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(duì)番茄青枯、辣椒疫霉抑菌帶寬24 mm;同時(shí)產(chǎn)IAA 18 mg·L?1,使玉米根長(zhǎng)增28 %,吸磷量提棚試驗(yàn)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(duì)染料活性黑KN-B脫色率3 h達(dá)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(dá)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(guó)標(biāo)。婁地青霉在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,皮爾瑞俄類芽孢桿菌展現(xiàn)出了明顯的生物防治潛力。

侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠,直徑不過(guò)微米,卻能把天空搬上餐桌。當(dāng)春雨浸潤(rùn),休眠的它隨水流游向豆科稚嫩的根毛,像機(jī)敏的牧羊犬識(shí)別前列聲啼哭。雙方以化學(xué)密語(yǔ)互通:根分泌類黃酮,菌回贈(zèng)Nod因子,根毛收到暗號(hào)立刻蜷曲內(nèi)陷,把菌請(qǐng)進(jìn)“客廳”,并發(fā)出指令讓皮層細(xì)胞分裂,幾天便鼓出粉白瘤狀“育嬰室”。瘤內(nèi)氧氣被植物合成的血紅蛋白調(diào)到恰好,菌體也變形為膨大“類菌體”,固氮酶開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),把空氣中占七成卻極穩(wěn)定的N?裂成NH?,再經(jīng)谷氨酰胺合成酶轉(zhuǎn)化為氨基酸,沿維管束晝夜輸送給宿主,自己只留一口碳糖作為“房租”。溫室示蹤顯示,一畝接種的春豌豆可少施18公斤尿素,籽粒蛋白卻增3.6%,相當(dāng)于多收兩袋奶粉;收獲后根瘤脫落,礦化釋氮,后茬玉米吸氮量提15%,土壤硝態(tài)淋失降四成,地下水不再喊“又咸又綠”。在西南山區(qū),農(nóng)民把菌劑與草木灰拌種,坡地扁豆畝產(chǎn)翻半,省錢買化肥,村里小學(xué)因此添了圖書角。更妙的是,菌渣富含多糖,能把沙粒粘成團(tuán)粒,三年后板結(jié)田的孔隙度增加一成,蚯蚓回歸,雨后不再硬如磚。如今生物公司把菌液封裝成鋁箔袋,春耕拌種即可,比化肥便宜三成,比糞肥干凈百倍。
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(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。這種細(xì)菌的蛋白質(zhì)降解能力較強(qiáng),能夠分解復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),這在生物技術(shù)應(yīng)用中具有潛在用途。

環(huán)狀芽孢桿菌(Bacillus circulans)是芽孢桿菌屬的“多面手”,因菌落邊緣呈規(guī)則的環(huán)狀擴(kuò)散而得名。菌體短桿、革蘭氏陽(yáng)性,具周生鞭毛,可形成橢圓芽孢,更適溫度30–37 ℃,pH 6–9,廣分布于土壤、淡水與海洋沉積物中。一、細(xì)胞壁“”該菌能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶和纖維素酶,可分解菌細(xì)胞壁、植物殘?bào)w和甲殼類廢料,為碳循環(huán)打開(kāi)“綠色通道”。實(shí)驗(yàn)室條件下,其幾丁質(zhì)酶粗酶液4 h內(nèi)可降解蟹殼粉60 %,為甲殼素提取提供環(huán)保方案。二、生物防治與促生菌株BC-01分泌circulin A/B環(huán)肽,對(duì)立枯絲核菌、番茄青枯拉爾氏菌抑菌帶寬達(dá)25 mm;同時(shí)產(chǎn)IAA 20 mg·L?1,使玉米根長(zhǎng)增30 %,吸磷量提22 %。大棚試驗(yàn)每畝滴灌200 g菌粉,黃瓜枯萎病指下降40 %,產(chǎn)量增12 %。三、工業(yè)酶寶庫(kù)環(huán)狀芽孢桿菌的堿性蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比較高,已用于無(wú)磷洗滌劑,血漬去污力提升30 %;耐熱β-淀粉酶可將淀粉轉(zhuǎn)化為麥芽糖,糖漿得率提高15 %,為食品與發(fā)酵工業(yè)提供綠色催化劑。四、醫(yī)藥與環(huán)保該菌能合成胞外多糖,具有良好的乳化和增稠性能,已用于面包保鮮,貨架期延長(zhǎng)3天。侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠,直徑不過(guò)微米,卻能把天空搬上餐桌。新疆青霉
鼠乳桿菌通過(guò)與腸道免疫系統(tǒng)相互作用,展現(xiàn)出強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)功能細(xì)胞的活性促進(jìn)免疫球蛋白的分泌。香氣紅冬孢鎖擲孢酵母
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 %。