乳酸鏈球菌

吉氏芽孢桿菌（Bacillus gibsonii）是芽孢桿菌屬中“耐熱兼耐堿”的新銳成員，2004年由德國(guó)學(xué)者從堆肥超溫區(qū)分離，命名源自菌種保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，只適生長(zhǎng)溫度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na?CO? 和 1 % 過(guò)氧化氫條件下存活，被視作“堿性酶工廠”的理想候選。一、耐熱耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaA、nhaC）與碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余 Na? 排出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；芽孢富含鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，賦予其 100 ℃、30 min 的耐熱能力，為高溫高堿工業(yè)環(huán)境提供穩(wěn)定催化劑。二、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿普魯蘭酶只適 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷鍵，用于淀粉糖化“一步法”，節(jié)省中和酸用量 20 %；耐堿木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于紙漿漂白，減少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；堿性蛋白酶則在 40 ℃、pH 11 條件下對(duì)血漬、奶漬去污力提升 35 %，為無(wú)磷洗滌劑增添綠色助劑。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境菌株 TP-1 可產(chǎn) IAA 12 mg·L?1 并溶磷 2.8 mg·L?1，使玉米根系增 25 %，吸磷量提 18 %；與秸稈復(fù)配堆肥，24 h 堆溫升至 65 ℃，纖維素降解率提高 28 %，堆肥周期縮短 6 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。生物脫膠過(guò)程更加溫和，不會(huì)對(duì)纖維造成損傷，從而提高了纖維的質(zhì)量和強(qiáng)度。乳酸鏈球菌

改良磁螺菌生長(zhǎng)培養(yǎng)基（Modified Magnetospirillum Growth Medium, mMGM）是在經(jīng)典MSGM配方基礎(chǔ)上，通過(guò)碳源、鐵源與還原系統(tǒng)的精細(xì)微調(diào)，實(shí)現(xiàn) Magnetospirillum 屬菌株高密度生長(zhǎng)與磁小體高產(chǎn)的“兩步法”培養(yǎng)基。其設(shè)計(jì)思路遵循“先增殖、后成磁”：預(yù)培養(yǎng)階段采用低鐵（2 μM Fe3?）的琥珀酸鈉-乳酸鹽雙碳源體系，緩沖鹽濃度降至 5 mM K?HPO?，并加入 0.5 g L?1 抗壞血酸維持 Eh +50 mV，既滿(mǎn)足菌體快速分裂，又避免鐵過(guò)載抑制；待 OD??? 達(dá) 0.2 時(shí)，通過(guò)一次性脈沖補(bǔ)加 100 μM 酸化 FeCl? 及 0.2 g L?1 硫代乙醇酸鈉，瞬間制造微氧-還原界面，觸發(fā)磁小體合成通路，磁響應(yīng)系數(shù)（Cmag）可在 12 h 內(nèi)由 0.2 升至 1.0，磁小體產(chǎn)量提高 4 倍，達(dá) 45 mg L?1，而細(xì)胞干重仍保持 2.1 g L?1，實(shí)現(xiàn)“量質(zhì)齊升”。配方細(xì)節(jié)兼顧磁鐵礦晶型完美度：鈣離子控制在 0.5 mM，既穩(wěn)定細(xì)胞膜，又避免碳酸鈣共沉淀包裹磁小體；鈷摻雜實(shí)驗(yàn)表明，在改良培養(yǎng)基中添加 1 μM Co2? 可在晶體中引入 1.2 at.% 的 Co，矯頑力由 12 mT 提升至 22 mT，為后續(xù)制備硬磁納米材料提供生物源頭。天門(mén)冬素紫鏈霉菌瘤內(nèi)菌變膨體，固氮酶把空氣中占七成卻極穩(wěn)定的N?裂成NH?，日夜輸送給宿主，自己只留一口碳糖。

球芽孢桿菌（Bacillus sphaericus）是芽孢桿菌屬里的“圓球”，因細(xì)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(chóng)孳生水體，對(duì)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(jià)值的稀有菌種。一、殺蚊利器球芽孢桿菌更被稱(chēng)道的是其對(duì)蚊幼蟲(chóng)的專(zhuān)一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步產(chǎn)生二元素蛋白（BinA/BinB），被庫(kù)蚊、按蚊幼蟲(chóng)攝食后，素在中腸結(jié)合受體，造成離子失衡、麻痹死亡，24 h致死率可達(dá)95 %以上，而對(duì)魚(yú)類(lèi)、哺乳動(dòng)物幾乎無(wú)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(wàn)公頃。二、環(huán)境修復(fù)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)化方案。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株IAB-109對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用，抑菌帶寬20 mm；同時(shí)產(chǎn)IAA 15 mg L?1，盆栽玉米根長(zhǎng)增28 %，產(chǎn)量提10 %。

花園芽孢桿菌（Bacillus horti）更早從花園腐殖土中分離，因而得名。菌落奶白、邊緣整齊，桿狀細(xì)胞具周生鞭毛，能形成橢圓芽孢，耐堿、耐鹽、耐干燥，在pH 6–9、15–45℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)良好，是典型“環(huán)境通吃型”根際益生菌。一、防病降毒花園芽孢桿菌能分泌表面活性素、fengycin等環(huán)脂肽，破壞病原膜結(jié)構(gòu)，對(duì)立枯絲核菌、番茄青枯拉爾氏菌抑菌帶寬達(dá)26mm；同時(shí)產(chǎn)生芳基酰胺酶，降莠定、甲磺隆等堿性除草劑，土壤殘留量7d內(nèi)下降60%，為連作障礙田“”。二、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25mg/L，溶磷3.2mg/L，并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇，誘導(dǎo)黃瓜、生菜根系增30%，葉綠素提高2SPAD單位；大棚試驗(yàn)顯示，畝施200g菌粉可使番茄Vc增加12%，糖酸比更協(xié)調(diào)，貨架期延長(zhǎng)4d。三、工業(yè)酶潛力其耐堿纖維素酶更適pH9、50℃，在洗衣液中仍保持80%活性，可替代化學(xué)去漬劑；低溫淀粉酶10℃下活力保留70%，為寒區(qū)洗碗粉節(jié)約能耗20%。四、未來(lái)展望借助合成生物學(xué)，將花園芽孢桿菌的降毒、促生、耐冷模塊植入枯草底盤(pán)，可構(gòu)建“一菌多效”工程菌，用于堿要害田、寒地蔬菜基地及城市綠化基質(zhì)，讓花園芽孢桿菌從“花園”走向更廣闊的大地。由于其耐輻射特性，它被泛用于研究微生物在極端環(huán)境下的生存機(jī)制。

德氏乳桿菌德氏亞種（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分離命名的“元老”之一，1901年即進(jìn)入科學(xué)視野。菌體短桿、無(wú)芽孢、不運(yùn)動(dòng)，專(zhuān)性發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乳酸，更適生長(zhǎng)溫度42～45℃，可在pH 3.5的酸環(huán)境中存活，耐高溫卻畏冷，4℃即停止繁殖?；蚪M只1.8 Mb，代謝途徑精簡(jiǎn)，卻擁有完整的乳酸脫氫酶與寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，使其在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中快速產(chǎn)酸，抑制菌。工業(yè)上，它是酸奶、瑞士奶酪與保加利亞傳統(tǒng)發(fā)酵乳的關(guān)鍵菌種，與嗜熱鏈球菌協(xié)同可將牛乳在3小時(shí)內(nèi)酸化至pH 4.2，形成細(xì)膩凝乳與特征性乙醛風(fēng)味；同時(shí)分泌胞外多糖，賦予產(chǎn)品順滑口感并延緩后酸化。近年研究還發(fā)現(xiàn)，其表面蛋白SlpA能黏附腸道上皮，誘導(dǎo)IL-10分泌，緩解小鼠結(jié)腸炎；熱滅活菌體亦可通過(guò)啟動(dòng)樹(shù)突細(xì)胞TLR2信號(hào)，增強(qiáng)腸道IgA應(yīng)答，兼具益生與免疫調(diào)節(jié)潛力。隨著合成生物學(xué)興起，德氏乳桿菌德氏亞種被工程化改造為“活藥工廠”，可在腸道內(nèi)持續(xù)釋放胰島素樣肽或白細(xì)胞介素，為糖尿病與炎癥性腸病提供新型微生態(tài)治療方案。在工業(yè)領(lǐng)域，奇異水螺菌的產(chǎn)酶能力和代謝產(chǎn)物也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。居棉花黏液桿菌

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(chǎn)生生物表面活性劑，提高采收率5–8%。乳酸鏈球菌

阿氏芽孢桿菌（Bacillus aryabhattai）是2009年印度科學(xué)家從平流層空氣塵埃中分離的新種，以古印度天文學(xué)家阿耶波多命名，象征“高空來(lái)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(zhǎng)良好，是兼具促生與抗逆的“空中特種兵”。一、促生機(jī)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(duì)番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達(dá)26 mm；同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使糙米鎘含量下降45%，達(dá)到國(guó)家限定標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)紫外、低氣壓具有天然適應(yīng)性，已被選為“月宮一號(hào)”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。乳酸鏈球菌