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,也是國際公認(rèn)的模式菌株(ATCC 700161)[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽性,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。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 %。
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;革蘭氏陰性,無芽孢,不形成芽孢鏈,通過不對稱出芽繁殖,是光合菌中少見的“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)生長提供優(yōu)勢。更適生長溫度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,G+C mol% 66-71,系統(tǒng)發(fā)育與紅游動菌屬更接近。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)動細(xì)胞工廠奠定了遺傳基礎(chǔ)。榿木鏈霉菌它能夠耐受高劑量的輻射,這使其在研究微生物的輻射抗性和DNA修復(fù)機(jī)制方面具有重要價(jià)值。

無機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基(不含瓊脂)是專為“溶磷菌”篩選與活性測定設(shè)計(jì)的合成液體培養(yǎng)基。其配方精髓在于“難溶磷”:磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕以懸浮顆粒形式存在,不提供任何磷;葡萄糖或甘露醇擔(dān)任碳源,硫酸銨為氮源,并輔以Mg2?、K?、微量元素及磷酸鹽緩沖液,pH穩(wěn)定在6.8–7.2。唯有能分泌有機(jī)酸、質(zhì)子或磷酸酶的細(xì)菌,方可將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶PO?3?,供自身同化并釋放到液相中,使原本乳白的懸濁液逐漸澄清,上清有效磷濃度上升,實(shí)現(xiàn)“溶磷”可視化與可量化。實(shí)驗(yàn)流程簡潔高效:250 mL三角瓶裝50 mL培養(yǎng)液,接入土壤或根際稀釋液,28℃、170 r/min振蕩培養(yǎng)5–7天;每24 h取樣離心,鉬銻抗比色法測定鉬藍(lán)吸光度,繪制“溶磷-時(shí)間”曲線。高效菌株72 h內(nèi)上清磷濃度可突破200 mg·L?1,pH降至4.5以下,溶磷率與酸度呈明顯負(fù)相關(guān)。若需高通量比較,可改用96深孔板,同步測定OD???與可溶性磷,計(jì)算單位生物量溶磷效率,快速鎖定優(yōu)良菌株。質(zhì)量控制要點(diǎn):滅菌后磷酸三鈣易沉降,使用前需渦旋或磁力攪拌重懸;背景可溶磷須低于0.5 mg·L?1,避免假陽性。儲存過程若出現(xiàn)絮凝,多為鈣-蛋白復(fù)合物,可超聲打散,不影響活性。
擬近緣鞘孢菌(Chalara pseudoaffinis)是子囊菌門、盤菌亞綱、囊菌目下的絲狀菌,更早在中國內(nèi)蒙古阿爾山杜鵑湖湖水中被分離得到 。菌落灰白色,基質(zhì)菌絲發(fā)達(dá),可形成瓶梗式分生孢子器,產(chǎn)橢圓形分生孢子,需氧、耐低溫,4 ℃仍可緩慢生長,適合作為冷鏈環(huán)境研究模型 。生態(tài)功能方面,該菌能分泌一系列細(xì)胞壁降解酶,可分解落葉與植物殘?bào)w中的纖維素和半纖維素,促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化,為水體微生物提供碳源 。初步試驗(yàn)表明,其培養(yǎng)濾液對灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性,抑菌圈直徑15–20 mm,同時(shí)可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶,破壞線蟲卵殼,盆栽試驗(yàn)使番茄根結(jié)線蟲侵染率下降40 %,顯示出開發(fā)低溫生防制劑的潛力 。工業(yè)應(yīng)用上,擬近緣鞘孢菌的低溫酶系活性突出,10 ℃條件下纖維素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力,可用于冷鏈廢棄物降解、低溫洗滌或紙漿漂白,節(jié)能20 %并減少高溫處理成本 。此外,其耐冷特性使其成為教學(xué)與科研中常用的“冷鏈模式菌”,高校常利用其進(jìn)行低溫生長、酶學(xué)及系統(tǒng)發(fā)育實(shí)驗(yàn),安全等級為四類,操作簡便 。野油菜黃單胞菌需要較長時(shí)間才能形成可見菌落。能夠利用多種糖類產(chǎn)酸,并且可以水解明膠、淀粉等。

Bushnell-Haas瓊脂(Bushnell-Haas Agar,簡稱BH瓊脂)是一種專為檢測環(huán)境微生物降解烴類能力而設(shè)計(jì)的合成培養(yǎng)基。其配方精簡而精細(xì):以磷酸鉀緩沖對維持pH 7.0±0.2,硫酸銨提供氮源,氯化鈉、硫酸鎂與微量金屬鹽構(gòu)成基本離子環(huán)境,卻不含任何有機(jī)碳源。正這份“刻意為之的貧瘠”,使BH瓊脂成為篩選“吃油微生物”的黃金標(biāo)準(zhǔn)——只有當(dāng)培養(yǎng)皿中額外滴加柴油、石蠟或多環(huán)芳烴時(shí),能利用這些烴類作為碳與能源的細(xì)菌、酵母乃至菌才會長出可見菌落,降解能力越強(qiáng),菌落周圍出現(xiàn)透明暈圈的速度越快、直徑越大。自1940年代問世以來,BH瓊脂被廣用于石油污染土壤、海洋表面膜及工業(yè)廢水的微生物資源普查。研究人員只需將樣品勻漿涂布于表面覆有薄層原油的BH平板,28℃培養(yǎng)3–7天,即可依據(jù)菌落形態(tài)與暈圈初步分離高效降解株;再結(jié)合GC-MS測定殘余烴量,可在兩周內(nèi)完成從篩選到定量評價(jià)的完整流程。近年來,隨著極端環(huán)境研究升溫,BH配方被靈活調(diào)整:添加3% NaCl可分離耐海鹽烴降解菌;降低pH至4.5、補(bǔ)充Cu2?則用于勘查酸性礦山廢水中的耐重金屬菌。更妙的是,它能分解有機(jī)磷長鏈,釋放正磷酸供作物吸收,相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。猬木霉
產(chǎn)氣腸桿菌發(fā)酵葡萄糖,不發(fā)酵乳糖,TSI(三糖鐵瓊脂)為K/A型,動力陽性,H2S試驗(yàn)強(qiáng)陽性,脲酶試驗(yàn)陰性。阿比讓青霉
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??茖W(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。阿比讓青霉