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?;蚪M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(wú)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)”。隨著對(duì)土地鞘氨醇盒菌研究的不斷深入,其在環(huán)境修復(fù)和生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用前景將更加廣闊。黑輪層碳?xì)?/p>
無(wú)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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(yáng)性。儲(chǔ)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。棲土曲霉它能夠產(chǎn)生多種酶,如蛋白酶和纖維素酶,這些酶在食品加工和生物燃料生產(chǎn)中具有潛在用途。

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(dòng);革蘭氏陰性,無(wú)芽孢,不形成芽孢鏈,通過不對(duì)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(zhǎng)提供優(yōu)勢(shì)。更適生長(zhǎng)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(dòng)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(jí)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(dòng)細(xì)胞工廠奠定了遺傳基礎(chǔ)。
深褐芽孢桿菌(Bacillus atrophaeus)是芽孢桿菌屬的“暗色特種兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蠟光,革蘭氏陽(yáng)性,桿狀細(xì)胞可形成橢圓芽孢,耐干燥、耐紫外、耐堿,更適30–37 ℃,pH 6–9,廣分布于土壤、海洋沉積物和植物根際。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽與幾丁質(zhì)酶,對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯抑菌帶寬達(dá)26 mm;溫室試驗(yàn)畝施200 g菌粉,黃瓜枯萎病指下降45 %,農(nóng)藥用量減少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢桿菌產(chǎn)IAA 20 mg·L?1,溶磷3.2 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 %,吸鉀量提22 %;干旱脅迫下,小麥葉片相對(duì)含水量提高8 %,產(chǎn)量增10 %。三、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性,已用于無(wú)磷洗滌劑,血漬去污力提升30 %;耐熱淀粉酶90 ℃半衰期2 h,為紡織退漿省去中和環(huán)節(jié),節(jié)能15 %。四、抗輻射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸鈣,對(duì)紫外、γ射線具有極強(qiáng)抵抗力,被ESA選為“火星模擬滅菌”指示菌,用于檢測(cè)航天器表面消毒效果。未來(lái),借助合成生物學(xué),把深褐芽孢桿菌的抑菌、產(chǎn)酶、抗輻射模塊植入枯草底盤,可構(gòu)建“一菌多用”細(xì)胞工廠,為綠色農(nóng)業(yè)、清潔洗滌和太空滅菌提供可持續(xù)的微生物鑰匙。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。

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(yáng)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(zhǎng),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(jià)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(zhǎng)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(jī)鹵化物(AOX)排放。這種革蘭氏陰性、嚴(yán)格好氧的桿狀細(xì)菌,泛分布于土壤和水體中。動(dòng)物雙歧桿菌 BB12
該菌的耐熱密碼在于:細(xì)胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物,降低膜流動(dòng)性。黑輪層碳?xì)?/p>
沙福芽孢桿菌是土壤里的“休眠戰(zhàn)士”。環(huán)境宜人時(shí),它像普通桿菌分裂繁殖;一旦遇干旱、高溫或高鹽,便迅速縮成圓芽孢,外壁裹滿吡啶二羧酸,耐熱八十度、耐旱十年,只等雨露歸來(lái)。植保學(xué)家愛把它當(dāng)“生物衛(wèi)兵”:芽孢萌發(fā)后分泌脂肽、幾丁質(zhì)酶,可撕破病原菌壁,使灰霉、枯萎菌無(wú)法入侵番茄、黃瓜;同時(shí)激發(fā)植物系統(tǒng)抗性,讓葉片自己升“警備”。溫室試驗(yàn)顯示,育苗土中每克添百萬(wàn)芽孢,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,它能將有機(jī)磷長(zhǎng)鏈分解成植物可吸收的正磷酸鹽,相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。如今,生物公司以糖蜜發(fā)酵罐培養(yǎng),把芽孢制成可濕性粉劑,拌種、灌根皆宜,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。小小沙福芽孢桿菌,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。黑輪層碳?xì)?/p>