解纖維素根瘤菌

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(dá)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(dá)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 %。有研究報道霍氏腸桿菌中存在“高毒力-泛耐藥”流行克隆ST133，對臨床方面構(gòu)成挑戰(zhàn) 。解纖維素根瘤菌

擴散芽孢桿菌（Bacillus diffusus）是芽孢桿菌屬里的“運動健將”。菌體桿狀、周生鞭毛，在瓊脂表面可形成迅速擴展的薄膜狀菌落，24 h內(nèi)直徑達(dá)80 mm，故得名“diffusus”。其更適生長溫度30–37 ℃，pH 6–9，耐干燥、耐紫外，芽孢可存活十年以上，為制劑化提供質(zhì)量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖，降低表面張力，使菌體在沙壤土中遷移速度提高3倍；與枯草芽孢桿菌復(fù)配，可形成“生物被膜”，優(yōu)先占據(jù)根際生態(tài)位，抑制病原菌入侵。二、廣譜抑菌擴散芽孢桿菌產(chǎn)生diffusin脂肽，對番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黃萎等病原菌抑菌帶寬達(dá)28 mm；溫室試驗顯示，畝用200 g菌粉滴灌，黃瓜枯萎病指下降45 %，農(nóng)藥用量減少三分之一。三、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25 mg·L?1，溶磷2.9 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 %，吸磷量提20 %；新疆鹽堿地示范，冬小麥千粒重增1.5 g，產(chǎn)量提高8 %。四、工業(yè)酶潛力其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比較高，已用于洗滌劑，低溫去污力提升25 %；胞外多糖乳化力強，可作為鉆井泥漿降濾失劑，耐鹽達(dá)12 %。大孢籃狀菌侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠，遇豆科根毛即附，分泌信號，誘根內(nèi)陷成瘤。

蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）是土壤里走出的“生物導(dǎo)彈”。它在芽孢形成時同步合成伴胞晶體，內(nèi)藏δ-內(nèi)；當(dāng)鱗翅目幼蟲咬食葉片，晶體被堿性腸液溶肽插入中腸上皮，幾分鐘內(nèi)停止取食，芽孢乘虛進入血腔，引發(fā)敗血癥，害蟲兩日后饑餓而亡 。田間每畝用200毫升Bt懸浮劑，可將菜青蟲、稻縱卷葉螟、玉米螟等130余種害蟲的種群壓到經(jīng)濟閾值以下，且對瓢蟲、蜜蜂幾乎無害 。因其安全無殘留，我國年產(chǎn)量已達(dá)3.5萬噸，覆蓋333萬公頃農(nóng)田，成為用量比較大的微生物殺蟲劑 ?？茖W(xué)家把Cry基因?qū)朊藁?、水稻，培育的Bt作物畢生自帶抗蟲盾，減少農(nóng)藥噴灑七成以上 。從茶園到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用顯微鏡下的臂膀，為人類守住綠色豐收與清潔水源 。

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。當(dāng)春雨浸潤，休眠的它隨水流游向豆科稚嫩的根毛，像機敏的牧羊犬識別前列聲啼哭。雙方以化學(xué)密語互通：根分泌類黃酮，菌回贈Nod因子，根毛收到暗號立刻蜷曲內(nèi)陷，把菌請進“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”，固氮酶開始運轉(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。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，強壯類芽孢桿菌能夠促進植物生長，增強植物對病害的抵抗力。

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)識別花生根毛分泌的染料木苷，兩者對接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌請進“地下別墅”。隨后，細(xì)菌釋放信號，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，固氮酶安全開工，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，科研團隊把菌液做成鋁箔袋裝，拌種即可，比化肥便宜三成，卻無污染；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，用微米之軀撬動綠色農(nóng)業(yè)，讓藍(lán)天少一縷煙，田里多一季香。在當(dāng)今追求可持續(xù)發(fā)展的時代，尋找環(huán)保且高效的天然纖維加工方法成為了一個重要的課題。柃外擔(dān)菌

鼠傷寒沙門菌是革蘭氏陰性細(xì)長桿菌，大小約為0.7-1.5μm×2-5μm，具有鞭毛，能運動。解纖維素根瘤菌

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，更適生長溫度只15 ℃，比較高不超過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”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并溶出有機磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長增加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)輸油管線泄漏提供原位生物修復(fù)方案；與冰藻共培養(yǎng)時，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，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，有望實現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類催化高值反應(yīng)。解纖維素根瘤菌