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,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,玉米盆栽根長增 28 %,吸磷量提 22 %;與秸稈復配堆肥,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 %,降低可吸附有機鹵化物(AOX)排放。它能夠高效地分解硫胺素,生成多種有用的代謝產(chǎn)物,如核苷酸和氨基酸。地絲雙足囊菌
嗜堿芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)是芽孢桿菌屬的“高堿”。菌體桿狀、周生鞭毛,能在 pH 9–11 的極端堿性環(huán)境中旺盛生長,芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min,是研究堿適應(yīng)與工業(yè)酶的模式菌株。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白(nhaA、nhaC)和碳酸酐酶,將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài);細胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,為高溫高堿酶表達提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿淀粉酶更適 pH 10、90 ℃,用于紡織退漿可省略中和步驟,節(jié)能 15 %;耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性,已列入無磷洗滌劑,血漬、奶漬去污力提升 30 %;耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白,氯用量減少 30 %,降低可吸附有機鹵化物(AOX)排放。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株 AB-10 產(chǎn) IAA 15 mg·L?1,并溶磷 2.6 mg·L?1,使玉米根系增 28 %,吸磷量提 18 %;與秸稈復配堆肥,24 h 堆溫升至 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、環(huán)境修復胞外多糖能吸附 Cd2?、Pb2?,吸附量分別達 50 mg·g?1 與 35 mg·g?1;在 pH 9 的蘇打鹽堿土中定殖后,水稻產(chǎn)量增加 10 %,土壤交換性鈉下降 15 %。腐皮鐮孢馬特變種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。

克勞氏芽孢桿菌(Bacillus clausii)是芽孢桿菌屬中的“耐堿”,1915年由意大利克勞氏從堿性土壤中分離,菌體桿狀、周生鞭毛,可在 pH 8–10.5、鹽 0–12 % 的條件下旺盛生長,芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min,是研究極端堿適應(yīng)的模式菌之一。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白(nhaC、mnh)與碳酸酐酶,可將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài);細胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,為高溫高堿酶的高效表達提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性,已用于無磷洗滌劑,血漬、奶漬去污力提升 30 %;耐堿淀粉酶更適 pH 9、90 ℃,可在紡織退漿中省略中和步驟,節(jié)能 15 %;耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白,氯用量減少 30 %,降低可吸附有機鹵化物(AOX)排放。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境菌株 SIN 可產(chǎn) IAA 15 mg·L?1 并溶磷 2.6 mg·L?1,使玉米根系增 28 %,吸磷量提 18 %;與秸稈復配堆肥,24 h 堆溫升至 65 ℃,纖維素降解率提高 30 %,堆肥周期縮短 6 d。耐堿特性使其在 pH 9 的蘇打鹽堿土中仍能定殖,水稻產(chǎn)量增加 10 %。
沙福芽孢桿菌是土壤里的“休眠戰(zhàn)士”。環(huán)境宜人時,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。植保學家愛把它當“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、枯萎菌無法入侵番茄、黃瓜;同時激發(fā)植物系統(tǒng)抗性,讓葉片自己升“警備”。溫室試驗顯示,育苗土中每克添百萬芽孢,黃瓜枯萎率降四成,農(nóng)藥少打一半,果實仍青亮。更妙的是,它能將有機磷長鏈分解成植物可吸收的正磷酸鹽,相當于給土壤配了“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,運輸不必冷鏈。科學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,用微米之軀守護綠色豐收,讓農(nóng)藥瓶少一個,飯碗多一粒。奇異水螺菌(Aquaspirillum peregrinum)是一種在科研和應(yīng)用領(lǐng)域備受關(guān)注的細菌。

死谷芽孢桿菌,名字聽來荒涼,卻是沙漠表層更耐命的“綠洲工匠”。它更初在美國死谷鹽殼下被分離,能在55℃、鹽濃度15%的“鹵水”里悠然萌發(fā),芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖,像給細胞穿陶瓷甲,紫外線、干燥、氧化齊攻亦難破。農(nóng)業(yè)學家把它請進西北鹽堿地,菌體復蘇后分泌環(huán)脂肽,既松解板結(jié)土粒,又搶占根際生態(tài)位,抑制鐮刀菌、絲核菌,使向日葵爛根率降四成;同時釋放胞外多糖,裹住鈉離子,降低植物鹽分脅迫,畝產(chǎn)油脂提高一成。更妙的是,它能將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為有效磷,相當于自帶“微肥”??蒲袌F隊用玉米漿發(fā)酵,把芽孢制成黑色粉劑,滴灌進新疆棉田,三年下來,土壤氯鹽下降15%,棉花出苗率升兩成,農(nóng)藥減施三成。如今,科學家正給它插入耐旱基因,希望讓戈壁也長出稻浪。小小死谷芽孢桿菌,用微觀之軀喚醒沉睡的鹽堿,為人類奪回被鹽分侵占的耕地,讓荒涼名不副實,讓沃野重獲新生。隨著對土地鞘氨醇盒菌研究的不斷深入,其在環(huán)境修復和生態(tài)學研究中的應(yīng)用前景將更加廣闊。榆硬孔菌
其分泌的耐有機溶劑蛋白酶、褐藻膠裂解酶在洗滌、紡織及海藻轉(zhuǎn)化中展現(xiàn)高活性,為生物制造提供新工具。地絲雙足囊菌
MY培養(yǎng)基(Malt-Yeast Extract Medium)是“麥芽-酵母”雙營養(yǎng)的經(jīng)典富集培養(yǎng)基,配方簡潔卻營養(yǎng)爆棚:麥芽浸粉20 g、酵母粉4 g、葡萄糖10 g,補水至1 L,pH自然5.6±0.2,無需調(diào)節(jié)即可釋放麥芽淀粉酶持續(xù)供糖,形成“緩釋碳源”效應(yīng)。其低pH與高還原糖組合,既能抑制多數(shù)細菌蔓延,又為酵母、絲狀菌及嗜酸微藻提供“即食”氮碳,是實驗室搖瓶、工業(yè)菌種活化與次級代謝研究的“第一步”。在釀酒酵母中,30℃、200 r/min培養(yǎng)16 h,OD???輕松破1.5,細胞活性>95%,直接轉(zhuǎn)接乙醇發(fā)酵罐可縮短延滯期6 h;若用于產(chǎn)赤霉素藤倉鐮刀菌,只需將葡萄糖降至5 g,并補加0.5 g NH?NO?,28℃靜置5天,赤霉素GA?產(chǎn)量可達320 mg L?1,比PDB提高40%。MY培養(yǎng)基的另一優(yōu)勢是“可視化”:含2%瓊脂即成MYA平板,菌落形態(tài)飽滿、色素鮮艷,青霉呈藍綠,紅酵母顯玫瑰紅,常被用作教學示范板。質(zhì)量控制亦輕松:高壓后若顏色加深,說明美拉德反應(yīng)過度,可改用115℃滅菌20 min;室溫存放1個月仍澄清,即可繼續(xù)使用。憑借其組分明確、成本低廉、配制快速,MY培養(yǎng)基已從傳統(tǒng)釀酒實驗室走向合成生物學、次級代謝與益生菌高密度發(fā)酵,成為微生物學家手中“養(yǎng)菌如泡茶”的經(jīng)典底牌。地絲雙足囊菌