平山青霉

蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）是土壤里走出的“生物導(dǎo)彈”。它在芽孢形成時同步合成伴胞晶體，內(nèi)藏δ-內(nèi)；當鱗翅目幼蟲咬食葉片，晶體被堿性腸液溶肽插入中腸上皮，幾分鐘內(nèi)停止取食，芽孢乘虛進入血腔，引發(fā)敗血癥，害蟲兩日后饑餓而亡 。田間每畝用200毫升Bt懸浮劑，可將菜青蟲、稻縱卷葉螟、玉米螟等130余種害蟲的種群壓到經(jīng)濟閾值以下，且對瓢蟲、蜜蜂幾乎無害 。因其安全無殘留，我國年產(chǎn)量已達3.5萬噸，覆蓋333萬公頃農(nóng)田，成為用量比較大的微生物殺蟲劑 ?？茖W家把Cry基因?qū)朊藁?、水稻，培育的Bt作物畢生自帶抗蟲盾，減少農(nóng)藥噴灑七成以上 。從茶園到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用顯微鏡下的臂膀，為人類守住綠色豐收與清潔水源 。功能層面，巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解決”三合一特性。平山青霉

膠凍樣類芽孢桿菌（Paenibacillus mucilaginosus）是土壤里會“熬膠”的硅酸鹽細菌。菌落圓潤、表面像果凍，能把礦物中的鉀、磷、硅一股腦解離出來，被農(nóng)民親切地稱作“天然第二鉀肥廠”。一、解礦機制它分泌多糖和有機酸，在鉀長石表面形成生物膜，質(zhì)子交換+絡(luò)合雙管齊下，把難溶的礦物鉀轉(zhuǎn)化為可溶性鉀，盆栽試驗顯示，土壤鉀含量可提高25%，相當于每畝白撿3公斤K?O。二、促生抗逆產(chǎn)IAA、 gibberellin，刺激玉米、土豆側(cè)根激增30%；生成的胞外多糖保水又固粒，使沙壤土含水率提升8%，幫助作物度過春旱。三、田間成績山東大蔥示范區(qū)，畝施200g（10? CFU/g）菌粉，蔥白粗度增加0.3 cm，產(chǎn)量提高12%，化肥鉀用量降20%；寧夏葡萄溝灌后，糖酸比更協(xié)調(diào)，果粉增厚，貨架期延長5天。四、工業(yè)發(fā)酵以糖蜜-玉米漿為培養(yǎng)基，28℃、200 r/min發(fā)酵36 h，芽孢數(shù)可達5×10? CFU/mL，噴霧干燥存活率>90%，與腐熟雞糞造粒，制成“生物硅鉀肥”，存放18個月活菌仍大于2億/克。五、未來方向科學家正把耐鹽堿、耐重金屬基因簇導(dǎo)入該菌，構(gòu)建“解鉀-降鹽-鈍化鎘”三合一工程菌，讓鹽堿灘、礦區(qū)復(fù)墾地也能長出高產(chǎn)莊稼。島生坂野酵母解硫胺素類芽孢桿菌作為一種多功能的微生物，具有泛的應(yīng)用前景。

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。科研領(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。

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(fù)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(fù)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 %。對白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀90年代由日本科學家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國際公認的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽性，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“天然堿性細胞工廠”。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運蛋白（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)；細胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達提供平臺。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，同時胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

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。平山青霉

枯草芽孢桿菌斯氏亞種（Bacillus subtilis subsp. spizizenii）是“枯草家族”里的輕騎兵，菌體纖細，卻藏著一套“攻防兼?zhèn)洹钡奈⑸?toolkit。1930 年代被 Spizizen 從沙漠塵土中分離，因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低濕度的熱旱邊際快速萌發(fā)，芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸鈣層，可耐 90 ℃熱水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm2 仍存活，為制劑長途運輸省下冷鏈成本。復(fù)蘇后，斯氏亞種先分泌高活性 surfactin、fengycin 與 bacillomycin D，三脂肽協(xié)同擊穿病原菌膜，對番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯的抑菌帶寬達 28–32 mm；同時釋放揮發(fā)性 2,3-丁二醇，啟動植物 ISR 信號，使葉片過氧化物酶活性提高 1.8 倍，達到“未病先防”。田間試驗中，每畝用 100 g 斯氏亞種可濕粉拌種，玉米出苗率提升 12%，后期紋枯病指降 46%，產(chǎn)量增 8.3%；若與滴灌同施，可使連作草莓根際尖孢鐮刀菌數(shù)量下降 70%，果實可溶性糖提高 1.2 度，貨架期延長 3 天。更妙的是，它能合成耐堿 α-淀粉酶與β-葡聚糖酶，在 pH 9.5、溫度 50 ℃ 條件下仍保持 80% 酶活，用于青貯飼料可提前 2 天完成乳酸發(fā)酵，降低干物質(zhì)損耗 3%。目前，工廠采用糖蜜—豆粕深部好氧發(fā)酵，48 h 芽孢量可達 5×101? CFU/mL，噴霧干燥后存活率 > 95%，制成黑衣粉劑，保質(zhì)期 24 個月。平山青霉