高山被孢霉

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(jìn)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(jì)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 。青銅小單胞菌通常分布在土壤或湖底泥土中，堆肥和廄肥中也不少，約有30多種，是產(chǎn)生抗生物質(zhì)較多的一個屬 。高山被孢霉

甲基營養(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，它同時是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時，甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對黃瓜枯萎、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)隊把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時產(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，噴霧干燥存活率超過90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。熱脫氮地芽孢桿菌溫室試驗顯示，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，果實仍青亮。

鹽敏芽孢桿菌（Bacillus halmapalus）是芽孢桿菌屬中“怕鹽”的稀有成員，卻因此成為科研與教學(xué)的“模式對照株”。標(biāo)準(zhǔn)菌株 DSM8723 更初由丹麥 Novo Nordisk 分離，更適 NaCl 濃度只 0.5 %，鹽度 >2 % 即明顯受抑，與嗜鹽菌形成鮮明對比，為研究芽孢桿菌耐鹽機制提供了理想“負(fù)對照”。一、形態(tài)與生理菌落乳白色、邊緣光滑，革蘭氏陽性大桿菌，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢；氧化酶陽性，好氧，更適溫度 30 ℃、pH 7.0，能分泌 α-淀粉酶，在 DSMMedium 31 培養(yǎng)基中生長迅速。二、科研價值由于鹽敏感特征明確，常被用作“鹽脅迫空白”：與耐鹽菌株進(jìn)行平行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組比較，可快速鎖定 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白、相容溶質(zhì)合成酶等關(guān)鍵耐鹽基因；其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 時活力比較高，鹽度升高活性驟降，為研究酶分子鹽適應(yīng)機制提供“開關(guān)型”模型。三、教學(xué)與質(zhì)控國內(nèi)多所高校將其列為微生物實驗“鹽梯度生長”標(biāo)準(zhǔn)菌，學(xué)生通過梯度平板即可直觀觀察鹽濃度對芽孢桿菌生長速率、芽孢形成率及酶活性的影響，實驗重復(fù)性好、安全等級 1 級，無需特殊防護(hù)。

嗜碳芽孢桿菌（Bacillus carboniphilus）是芽孢桿菌屬里少見的“高碳”。菌體桿狀、革蘭氏陽性，可形成橢圓芽孢，更適溫度 45–50 ℃，pH 7.0–8.5，可在高濃度可溶性淀粉、糖蜜或木質(zhì)纖維素水解液中快速生長，因而得名“碳愛好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 攜帶多拷貝 α-淀粉酶、普魯蘭酶和木聚糖酶基因，48 h 內(nèi)可將 15 % 淀粉液化糖化至還原糖 180 g L?1，轉(zhuǎn)化率 > 90 %，為濃醪發(fā)酵提供廉價糖源；與酵母共培養(yǎng)，乙醇產(chǎn)量提 12 %，蒸餾能耗降 8 %。二、高滲耐受胞內(nèi)積累相容溶質(zhì)四氫嘧啶，使菌體在糖濃度 300 g L?1、滲透壓 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性；芽孢耐 80 ℃ 30 min，便于濃糖液滅菌后直投，縮短發(fā)酵周期 12 h。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株 BC-20 產(chǎn) IAA 20 mg L?1 并溶磷 2.9 mg L?1，玉米盆栽根長增 28 %，吸磷量提 22 %；與秸稈復(fù)配堆肥，堆溫 24 h 升至 65 ℃，纖維素降解率提高 30 %，堆肥周期縮短 7 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。四、工業(yè)酶潛力其耐熱耐堿普魯蘭酶更適 pH 9、65 ℃，已用于淀粉糖化“一步法”，節(jié)省中和酸 20 %；木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性，用于紙漿漂白，氯用量減少 30 %，降低可吸附有機鹵化物（AOX）排放。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。

赫氏埃希氏菌是深海熱液口的“化學(xué)魔術(shù)師”，能在攝氏百度、千倍大氣壓的暗夜里，把硫化氫當(dāng)早餐，把二氧化碳當(dāng)點心來款待。它用氫硫還氧酶把劇毒硫化氫拆成電子與質(zhì)子，驅(qū)動ATP合酶高速旋轉(zhuǎn)，合成能量，再借逆三羧酸循環(huán)把無機碳織成有機糖，無需陽光，也能養(yǎng)活整片“黑煙囪”叢林?？茖W(xué)家搭乘深潛器采集菌體，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞膜含特殊醚鍵脂質(zhì)，像給自身裹上耐高溫的陶瓷瓦，蛋白質(zhì)內(nèi)部也布滿離子鍵，仿佛微型鋼鐵骨架，才讓它在沸水中依舊柔韌。實驗室里，研究團(tuán)隊把它的固碳基因簇移植到工業(yè)大腸桿菌，使后者能在廢氣流里自養(yǎng)生長，產(chǎn)出的聚羥基脂肪酸酯可制可降解塑料，為碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌，用肉眼看不見的臂膀，托住地球深部與未來的綠色循環(huán)。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。小片球菌

青銅小單胞菌無氣絲，菌落隆起，皺，蠟樣?；z長，有分枝，直徑0.5微米。孢子眾多。單生并成簇。高山被孢霉

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性大桿菌，周生鞭毛，可形成橢圓芽孢。更獨特的是它的“集體運動”能力——細(xì)胞通過側(cè)向滑動，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，溶有機磷 3.1 mg·L?1，小麥根系增 30 %，吸磷量提 20 %?？鼓妫喊舛嗵俏?Na?，在 8 % 鹽濃度下仍正常生長；芽孢耐干燥 6 個月，適合西北旱區(qū)應(yīng)用。三、田間表現(xiàn)山東大棚番茄試驗，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 %。高山被孢霉