Methylophaga murata

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀(jì)90年代由日本科學(xué)家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國(guó)際公認(rèn)的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，更適pH 8.5–9.5、溫度30–37 ℃，在Na?CO?濃度50 g L?1的極端環(huán)境中仍能正常代謝，被稱為“天然堿性細(xì)胞工廠”。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余Na?排出，并將CO?2?轉(zhuǎn)化為HCO??，維持胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供平臺(tái)。二、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶、普魯蘭酶更適pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略傳統(tǒng)工藝中的中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %；耐堿蛋白酶在洗滌劑中可去除血漬、奶漬，低溫活性優(yōu)于市場(chǎng)同類酶20 %。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境應(yīng)用菌株P(guān)1具備“溶磷-鈍化重金屬”雙重功能：在pH 9、Cd2? 50 mg kg?1條件下，仍可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg kg?1，同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

甲基營(yíng)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(shí)是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時(shí)，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對(duì)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(yàn)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(gè)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(duì)把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時(shí)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(shí)，噴霧干燥存活率超過(guò)90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。榿木鏈霉菌科學(xué)家正給它插入耐旱基因，希望讓戈壁也長(zhǎng)出稻浪。

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。

潘諾尼亞鎖霉（Itersonilia pannonica）是一株擔(dān)子菌門(mén)、鎖霉屬的低溫絲狀菌，原產(chǎn)中國(guó)，常見(jiàn)于草地、腐葉及冷藏蔬菜表面。菌絲白色至淡黃，擴(kuò)展呈絨毯狀，更適生長(zhǎng)17℃，pH6，需氧，對(duì)鹽濃度變化敏感，4℃保存即可。一、科研價(jià)值耐冷特性使其成為冷鏈?zhǔn)称费芯康哪Ｊ骄?；與氈狀金孢霉近緣，基因組含多種細(xì)胞壁降解酶基因，可用于低溫酶篩選及擔(dān)子菌系統(tǒng)發(fā)育分析。二、生物防治潛力培養(yǎng)濾液對(duì)灰霉、菌核等植物病原菌抑制圈達(dá)15–20 mm，并能分泌幾丁質(zhì)酶，分解線蟲(chóng)卵殼，盆栽試驗(yàn)使番茄根結(jié)線蟲(chóng)侵染率下降40 %，為開(kāi)發(fā)低溫生劑提供候選。三、低溫酶應(yīng)用菌株在10℃仍產(chǎn)較高活性纖維素酶和β-葡萄糖苷酶，可用于低溫洗滌、紙漿漂白或冷鏈廢棄物降解，節(jié)能20 %，降低高溫處理成本。四、教學(xué)與質(zhì)控生物危害四類，培養(yǎng)簡(jiǎn)易，國(guó)內(nèi)多所高校將其列入“冷鏈微生物”教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可通過(guò)梯度平板直觀觀察低溫生長(zhǎng)曲線，并用于冷藏食品監(jiān)測(cè)的陽(yáng)性對(duì)照。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把潘諾尼亞鎖霉的冷活性酶基因?qū)牍I(yè)酵母，有望構(gòu)建“冷鏈-降解”一體化細(xì)胞工廠，為冷鏈物流、低溫環(huán)保和綠色防控提供新工具。小小鎖霉，用一把“冷鑰匙”開(kāi)啟低溫生物技術(shù)的廣闊天地。隨著對(duì)解蛋白奇異球菌研究的不斷深入，其在生物技術(shù)、環(huán)境修復(fù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將被進(jìn)一步挖掘。

擬近緣鞘孢菌（Chalara pseudoaffinis）是子囊菌門(mén)、盤(pán)菌亞綱、囊菌目下的絲狀菌，更早在中國(guó)內(nèi)蒙古阿爾山杜鵑湖湖水中被分離得到 。菌落灰白色，基質(zhì)菌絲發(fā)達(dá)，可形成瓶梗式分生孢子器，產(chǎn)橢圓形分生孢子，需氧、耐低溫，4 ℃仍可緩慢生長(zhǎng)，適合作為冷鏈環(huán)境研究模型 。生態(tài)功能方面，該菌能分泌一系列細(xì)胞壁降解酶，可分解落葉與植物殘?bào)w中的纖維素和半纖維素，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化，為水體微生物提供碳源 。初步試驗(yàn)表明，其培養(yǎng)濾液對(duì)灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性，抑菌圈直徑15–20 mm，同時(shí)可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶，破壞線蟲(chóng)卵殼，盆栽試驗(yàn)使番茄根結(jié)線蟲(chóng)侵染率下降40 %，顯示出開(kāi)發(fā)低溫生防制劑的潛力 。工業(yè)應(yīng)用上，擬近緣鞘孢菌的低溫酶系活性突出，10 ℃條件下纖維素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力，可用于冷鏈廢棄物降解、低溫洗滌或紙漿漂白，節(jié)能20 %并減少高溫處理成本 。此外，其耐冷特性使其成為教學(xué)與科研中常用的“冷鏈模式菌”，高校常利用其進(jìn)行低溫生長(zhǎng)、酶學(xué)及系統(tǒng)發(fā)育實(shí)驗(yàn)，安全等級(jí)為四類，操作簡(jiǎn)便 。同時(shí)釋放揮發(fā)性 2,3-丁二醇，啟動(dòng)植物 ISR 信號(hào)，使葉片過(guò)氧化物酶活性提高 1.8 倍，達(dá)到“未病先防”。嗜糞細(xì)薄菌

菌體還可吸附Au3?、Cd2?，吸附量分別達(dá)50mg/g與35mg/g，為礦區(qū)重金屬修復(fù)提供低成本方案。Methylophaga murata

玉米乳桿菌（Lactobacillus zeae）是乳桿菌屬中一顆“低調(diào)卻高效”的新星，更早從傳統(tǒng)發(fā)酵玉米漿中分離得名。菌體細(xì)長(zhǎng)、無(wú)芽孢、不運(yùn)動(dòng)，兼性厭氧，更適溫度35～40℃，可在pH 3.8的酸環(huán)境中存活，耐膽鹽0.3%，但對(duì)氧敏感，需借助玉米基質(zhì)中的還原力維持活性?；蚪M只2.0 Mb，卻攜帶完整的磷酸酮醇酶與雙歧途徑，能同步發(fā)酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖，產(chǎn)乳酸量可達(dá)18 g/L，同時(shí)分泌少量乙酸和乙醇，賦予發(fā)酵液清爽微酸的風(fēng)味。在工業(yè)應(yīng)用上，玉米乳桿菌是“玉米黃金”的關(guān)鍵釀造者。將其與釀酒酵母共培養(yǎng)，可將玉米漿在24小時(shí)內(nèi)酸化至pH 3.9，抑制雜菌，提升原料利用率12%；其胞外多糖還能增加飲料黏度，減少增稠劑添加。動(dòng)物試驗(yàn)顯示，日糧添加10? CFU/g玉米乳桿菌，可使斷奶仔豬平均日增重提高9.3%，腹瀉率下降42%，并通過(guò)上調(diào)緊密連接蛋白Claudin-1，增強(qiáng)空腸屏障功能。更引人注目的是，該菌能合成玉米黃素（zeaxanthin）前體，為功能性食品提供天然護(hù)眼成分。隨著非乳基益生菌需求激增，玉米乳桿菌憑借“源自玉米、用于玉米”的閉環(huán)優(yōu)勢(shì)，正成為植物發(fā)酵飲品的下一代關(guān)鍵菌株。Methylophaga murata