芽胞桿菌屬

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。土地鞘氨醇盒菌（Sphingopyxis terrae）是一種具有重要環(huán)境修復(fù)潛力的微生物。芽胞桿菌屬

PS培養(yǎng)基（Peptococcus Broth），又名消化球菌肉湯，是專為厭氧革蘭陽性球菌——消化球菌屬（Peptococcus）及消化鏈球菌（Peptostreptococcus）等嚴苛厭氧菌設(shè)計的富營養(yǎng)液體培養(yǎng)基。關(guān)鍵配方含胰酪蛋白胨15 g、酵母粉5 g、葡萄糖5 g、L-半胱氨酸0.5 g、NaCl 5 g，補水至1 L，pH 7.2±0.1。L-半胱氨酸兼具還原與硫源，可瞬間降低氧化還原電位至-200 mV，無需額外預(yù)還原，即開即用；葡萄糖提供可發(fā)酵碳源，使菌體在6 h內(nèi)進入對數(shù)期，12 h活菌數(shù)可達10? CFU/mL，滿足快速擴增需求。臨床檢驗中，PS培養(yǎng)基常被用于厭氧菌血培養(yǎng)增菌：將5 mL靜脈血直接注入含PS的真空厭氧瓶，35℃靜置培養(yǎng)48 h，若瓶底出現(xiàn)絮狀沉淀、培養(yǎng)液混濁并伴酸臭，即提示可能存在消化球菌或厭氧鏈球菌沾染；結(jié)合MALDI-TOF質(zhì)譜，可在72 h內(nèi)完成種水平鑒定，比傳統(tǒng)厭氧平板法縮短2天?？蒲蓄I(lǐng)域，PS肉湯亦是研究厭氧菌鐵代謝、短鏈脂肪酸產(chǎn)量的優(yōu)先平臺：只需在基礎(chǔ)液中去除葡萄糖，換用可溶性淀粉或乳酸鈉，即可考察不同碳源對丁酸、己酸合成路徑的影響；若添加0.1 %血紅素，更能啟動厭氧呼吸鏈，使細胞干重提升30%。質(zhì)量控制方面，PS培養(yǎng)基滅菌后應(yīng)呈淺黃色透明，若氧化變粉，需棄用。棘孢小單孢菌絳紅變種格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，卻只認花生這一位房東。

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的“模式對照株”。標準菌株 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”標準菌，學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。

阿氏芽孢桿菌（Bacillus aryabhattai）是2009年印度科學家從平流層空氣塵埃中分離的新種，以古印度天文學家阿耶波多命名，象征“高空來客”。菌體桿狀、周生鞭毛，能形成橢圓芽孢，耐紫外、耐干燥，在pH 5–9、15–45 ℃范圍內(nèi)生長良好，是兼具促生與抗逆的“空中特種兵”。一、促生機制菌株AB15可分泌IAA 28 mg·L?1，溶磷3.5 mg·L?1，并產(chǎn)1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）脫氨酶，降低植物乙烯水平，使小麥、玉米根系增35%，干旱存活率提25%；與根瘤菌共接種，大豆結(jié)瘤數(shù)提高40%，畝產(chǎn)增加18%。二、防病降鎘菌株Cd-19對番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達26 mm；同時胞外多糖吸附Cd2?，使糙米鎘含量下降45%，達到國家限定標準，為“重金屬-病害”復(fù)合障礙田提供一菌雙解方案。三、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶更適pH 9、55 ℃，在洗衣液中可去除淀粉污漬，活性比市售酶高20%；低溫蛋白酶在10 ℃仍保持70 %活力，為寒區(qū)洗碗粉節(jié)約能耗15 %。四、太空農(nóng)業(yè)由于源自平流層，AB15對紫外、低氣壓具有天然適應(yīng)性，已被選為“月宮一號”生物再生生命保障系統(tǒng)候選菌，可在微重力下穩(wěn)定促生小麥，為地外基地提供微生物保障。其基因組已被測序，為分子生物學和生物技術(shù)研究提供了豐富的資源。

高島氏膠珊瑚菌（Holtermanniella takashimae）是近年來備受關(guān)注的珍稀膠質(zhì)菌，隸屬于銀耳目，因日本學者高島首先分離而得名。它通體晶瑩剔透，狀若海底珊瑚，色澤由純白到淡黃，質(zhì)地柔軟富有彈性，曬干后收縮成輕薄菌片，復(fù)水即恢復(fù)原有形態(tài)。該菌多生長在海拔500至1500米、濕潤涼爽的常綠闊葉林中，常與殼斗科植物形成淺層菌根，對酸性土壤和空氣潔凈度要求極高，故又被視為森林健康的指示物種。成分分析顯示，高島氏膠珊瑚菌的粗蛋白含量可達干重的55%，氨基酸組成均衡，富含賴氨酸、蘇氨酸等人體必需氨基酸；其特有的大分子β-葡聚糖與酸性雜多糖具有明顯的免疫啟動與抗氧化活性，能明顯提升實驗動物巨噬細胞的吞噬能力，對自由基DPPH的率高于常見銀耳20%以上。此外，菌體中鈣、鐵、鋅等微量元素及維生素B1、B2、D前體含量亦居食用菌前列，為開發(fā)天然營養(yǎng)補充劑提供了質(zhì)量原料。在傳統(tǒng)食用方式上，高島氏膠珊瑚菌以清燉、冰糖羹、菌菇火鍋更為常見。其膠質(zhì)豐厚，久煮不爛，口感滑潤，可吸附湯汁精華，入口帶淡淡堅果香。現(xiàn)代食品科技則將其超微粉添加到面包、酸奶或植物飲料中，既提升膳食纖維含量，又賦予產(chǎn)品獨特爽滑口感。對白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時誘導植物開啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。人參土卡斯特蘭尼氏菌

奇異水螺菌還被用于生物防治，其產(chǎn)生的物質(zhì)可以抑制一些植物病原菌的生長，從而減少農(nóng)藥的使用。芽胞桿菌屬

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)化率可達理論值的92%，遠高于化學催化。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25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導植物系統(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。芽胞桿菌屬