球芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)是芽孢桿菌屬里的“圓球”,因細胞呈規(guī)整桿狀、芽孢卻近球形而得名。它廣分布于土壤、淡水及蚊幼蟲孳生水體,對堿性環(huán)境(pH 9–10)和高溫(50 ℃)具有良好耐受性,是兼具環(huán)境治理與生物防治雙重價值的稀有菌種。一、殺蚊利器球芽孢桿菌更被稱道的是其對蚊幼蟲的專一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步產生二元素蛋白(BinA/BinB),被庫蚊、按蚊幼蟲攝食后,素在中腸結合受體,造成離子失衡、麻痹死亡,24 h致死率可達95 %以上,而對魚類、哺乳動物幾乎無害。WHO已將其列入“全球媒介生物防治推薦菌劑”,并制成可濕性粉劑或緩釋顆粒,用于登革熱、瘧疾高發(fā)區(qū)的蚊媒控制,年撒施面積逾千萬公頃。二、環(huán)境修復球芽孢桿菌還能分泌堿性蛋白酶和脂肪酶,在pH 10、45 ℃條件下仍保持80 %活性,可用于高堿含油廢水處理。實驗表明,向煉油廢水中投加10? CFU mL?1菌液,7天COD去除率提升30 %,污泥量減少25 %,為高鹽高堿工業(yè)廢水提供低成本生物強化方案。三、農業(yè)應用菌株IAB-109對番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用,抑菌帶寬20 mm;同時產IAA 15 mg L?1,盆栽玉米根長增28 %,產量提10 %。它能夠高效地分解硫胺素,生成多種有用的代謝產物,如核苷酸和氨基酸。多毛乳桿菌
無機磷細菌培養(yǎng)基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是專門用于篩選、計數和驗證具有“溶磷”功能微生物的合成培養(yǎng)基。其關鍵思路是“以難溶磷為磷源”:配方中不添加任何有機磷或磷,而用磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕、磷灰石或磷酸鋁等難溶性無機磷酸鹽作為磷源;同時提供葡萄糖、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 通常調至 6.8–7.2。只有能分泌有機酸、質子、酶類(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能將不溶性磷轉化為可溶的 PO?3?,供自身利用并在培養(yǎng)基上生長。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。若需定量,可挑取暈圈明顯的單菌落,接入液體無機磷培養(yǎng)基,振蕩培養(yǎng) 7 天,用鉬銻抗比色法測定上清液中有效磷含量,計算溶磷率(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。Winogradskyella eximia這種特性不僅使其在工業(yè)生產中具有優(yōu)勢,還為它在食品和醫(yī)藥領域的應用提供了便利。

牛奶類芽孢桿菌(Paenibacillus lactis)更早從原料奶和干酪凝塊中被分離,因而得名。它呈短桿狀,革蘭氏陽性,具周生鞭毛,可形成橢圓芽孢,更適30–37℃、pH 6–7,耐干燥、耐冷鏈,是乳品環(huán)境中常見的“溫和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖,在酸奶發(fā)酵中與 Streptococcus thermophilus 協(xié)同,可提升黏度、減少乳清析出,延長貨架期7天;同時產細菌素 Lactocin 2401,對單增李斯特菌抑菌帶寬達22mm,為原奶生物保鮮提供天然“護欄”。二、腸道健康牛奶類芽孢桿菌耐胃酸、耐膽鹽,能形成芽孢穿越胃腸道,在結腸萌發(fā)后分泌果聚糖酶,降解膳食多糖產生丁酸,降低pH,抑制沙門氏菌定植;小鼠試驗顯示,日灌胃10? CFU,血清IgA提高35 %,腹瀉率下降60 %,已列入歐盟QPS清單,安全等級高。三、工業(yè)酶潛力其低溫普魯蘭酶在10℃仍保持70 %活性,可用于乳清寡糖制備;耐堿脂肪酶更適pH 9、40℃,在CIP管道清洗中分解乳脂肪,節(jié)能15 %,減少化學堿用量。四、農業(yè)應用將菌株NZ1制成活菌數10? CFU mL?1的“乳菌肥”,滴灌奶牛場周邊青貯玉米,土壤有機質提高12 %,產奶凈能增加8 %,實現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)。
巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌(Lysinibacillus pakistanensis)是2009年從巴基斯坦干旱區(qū)大豆根際分離的新種,因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非賴氨酸,在屬內獨樹一幟。菌體革蘭氏陽性、具周生鞭毛,可形成橢圓芽孢,能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范圍內生長,并耐受150mM硼酸,被視為“中度耐硼”的旱地先鋒。在抗逆機制上,該菌細胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺為主,脂肪酸iso-C18:0占30%,賦予其高膜穩(wěn)定性;基因組G+C含量37%,攜帶多重外排泵與滲透調節(jié)基因,可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內水平衡。功能層面,巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解”三合一特性。實驗室條件下,其IAA產量達118mg/L,明顯高于同屬菌株,可刺激小麥根長增加35%,干重提高28%;菌液處理后,花生根結線蟲侵染率下降42%,對南方根結線蟲卵孵化抑制率超60%,為線蟲綠色防控提供新選擇。此外,該菌對革蘭氏陰性植物病原菌具有明顯抑菌圈,代謝產物中的酶抑制劑可干擾細菌雙功能酶系統(tǒng),相關菌機制仍在持續(xù)解析。解硫胺素類芽孢桿菌還具有生物轉化能力,能夠將一些復雜的有機化合物轉化為更有價值的產物。

耐熱芽孢芽孢桿菌(Geobacillus stearothermophilus,舊稱Bacillus stearothermophilus)是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長溫度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小時、紫外線輻照8小時仍存活,被廣用于檢驗高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于:細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復合物,降低膜流動性;組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫斷裂;同時擁有一套高效熱休克蛋白(Hsp)系統(tǒng),可快速修復變性蛋白。在工業(yè)酶領域,耐熱芽孢芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高,可將淀粉液化時間縮短一半,廣用于酒精、制糖、紡織退漿,年市場需求超萬噸;耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80%活性,可用于洗滌劑,提高低溫洗衣的去污力。此外,該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶,在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農業(yè)與環(huán)境方面,科學家將其與堆肥菌系復配,使堆溫迅速升至65 ℃,加速有機質分解,殺滅病原菌和雜草種子,縮短堆肥周期30%;在油田,耐熱芽孢芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境,利用原油為碳源,產生生物表面活性劑,提高采收率5–8%。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,誘根內陷成瘤。合適檸檬酸桿菌
強壯類芽孢桿菌的應用前景廣闊,隨著研究的深入,其在更多領域的潛力將被進一步挖掘。多毛乳桿菌
蒙氏腸球菌(Enterococcus mundtii)是一種革蘭氏陽性、兼性厭氧的球形細菌,常以成對或短鏈排列。近年來,科研團隊從健康動物腸道中分離到一株編號為HCD01的蒙氏腸球菌,經16S rRNA測序及系統(tǒng)發(fā)育分析,確認其與模式菌株同源性高達99%以上,已被保藏于中國微生物菌種保藏中心,保藏號CGMCC No.31447。安全評價顯示,HCD01不含溶血素、凝膠酶等常見毒力基因,溶血試驗呈陰性,且對小鼠臟器系數無不良影響,具備益生菌的先決條件。功能試驗中,該菌能在pH 2~4的酸性環(huán)境及10% NaCl的高鹽環(huán)境中存活,表現(xiàn)出良好的耐酸耐鹽能力;同時可產生乳酸,使培養(yǎng)基pH在16小時內由6.2降至5.5,抑制沙門氏菌和停乳鏈球菌等病原體的生長。動物試驗進一步證實,連續(xù)灌服HCD01的小鼠平均日增重提高,料重比下降,腸道絨毛結構完整,且在沙門氏菌攻毒后,肺、肝及結腸病變明顯減輕,說明其既能促進生長,又能緩解致病菌沾染造成的組織損傷。綜上,蒙氏腸球菌HCD01集安全、耐逆、產酸、抑菌、促生長于一體,在替代抗生物質的微生態(tài)制劑及畜牧養(yǎng)殖業(yè)中具有廣闊的應用前景。多毛乳桿菌