嗜熱棲熱菌

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。整套反應在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉化率可達理論值的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，產量增加8%，且農藥使用量減少三成。工業(yè)端，科研團隊把聚-γ-谷氨酸合成酶基因導入甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時產出高黏度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。更妙的是，收獲后大量根瘤遺落土中，氮素富集，連后續(xù)玉米都長得壯，像給土地存了活期存折。嗜熱棲熱菌

肉湯培養(yǎng)基（測磷細菌菌數(shù)）是一種把“富營養(yǎng)”與“溶磷篩選”合二為一的液體計數(shù)培養(yǎng)基。它在傳統(tǒng)牛肉膏蛋白胨肉湯基礎上進行精簡：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生長因子；磷源改為0.2 g難溶性磷酸三鈣，經球磨過300目，懸于蒸餾水中呈乳白混懸液；pH調至7.0±0.2，分裝試管后121℃滅菌15 min，冷卻振蕩重懸即可接種。由于無瓊脂，培養(yǎng)基既保持肉湯的高營養(yǎng)促生優(yōu)勢，又以懸浮顆粒Ca?(PO?)?為“磷開關”，可同步完成溶磷功能驗證和菌數(shù)測定，適用于土壤、根際或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速評估。操作方法沿用比較大可能數(shù)（MPN）法：將樣品按10?1–10??梯度稀釋，各取1 mL加入含5 mL肉湯培養(yǎng)基的螺口管，每稀釋度3重復，28℃靜置培養(yǎng)48 h。溶磷菌生長使Ca?(PO?)?顆粒被酸溶解，培養(yǎng)液由乳白→局部透明→全管澄清，并伴隨菌膜形成；非溶磷菌雖可增殖，但培養(yǎng)基保持混濁無透亮。以“出現(xiàn)澄清+菌膜”為陽性管，查MPN表即可算出每克樣品的溶磷菌數(shù)，全程只需3天，比平板溶磷圈法縮短一半時間。質量控制要點：滅菌后磷酸三鈣易沉降，使用前需渦旋混勻；若肉湯本身含磷（牛肉膏批次差異），可先用磷鉬藍法測可溶磷，超過5 mg L?1即棄用。頂黑毛殼它能夠耐受高劑量的輻射，這使其在研究微生物的輻射抗性和DNA修復機制方面具有重要價值。

球芽孢桿菌（Bacillus sphaericus）是芽孢桿菌屬里的“圓球”，因細胞呈規(guī)整桿狀、芽孢卻近球形而得名。它廣分布于土壤、淡水及蚊幼蟲孳生水體，對堿性環(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值的稀有菌種。一、殺蚊利器球芽孢桿菌更被稱道的是其對蚊幼蟲的專一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步產生二元素蛋白（BinA/BinB），被庫蚊、按蚊幼蟲攝食后，素在中腸結合受體，造成離子失衡、麻痹死亡，24 h致死率可達95 %以上，而對魚類、哺乳動物幾乎無害。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，年撒施面積逾千萬公頃。二、環(huán)境修復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。實驗表明，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化方案。三、農業(yè)應用菌株IAB-109對番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用，抑菌帶寬20 mm；同時產IAA 15 mg L?1，盆栽玉米根長增28 %，產量提10 %。

特基拉芽孢桿菌（Bacillus tequilensis）是芽孢桿菌屬中一顆快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被發(fā)現(xiàn)，它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的廢水中保持活性，芽孢能休眠十年不死，被視作“極端環(huán)境基因庫”。其抗逆機制由“吸附-代謝-固定”三級網絡組成：ArsR-arsB-arsC操縱子把As3?氧化為低毒As??并泵出胞外；組氨酸富集蛋白Teq可吸附Au3?、Cd2?，吸附量達50mg/g，使湖南砷污染稻田兩年可溶砷下降45%，稻米增產15%，籽粒砷低于國標一半。在農業(yè)領域，特基拉芽孢桿菌表現(xiàn)出廣譜抑菌與促生雙重功效。菌株M408F10-3F8對12種病原菌和卵菌有強拮抗作用，黃瓜枯萎盆栽防效58%，與多菌靈相當，同時分泌IAA促生；菌株2-2a對大豆炭疽、黑斑、灰斑等葉部病害及根腐、立枯等土傳病害兼具防效，且定殖速度快；菌株20Q9B-2-14對馬鈴薯軟腐病菌抑制明顯，為生防制劑添新選項。在水產養(yǎng)殖中，菌株ZSGD5與Bt-CO通過“異養(yǎng)硝化-好氧反硝化”低耗氧途徑，把氨氮、亞硝酸鹽迅速轉為氮氣逸出，5℃仍保持活性，可使斑節(jié)蝦、花白鰱池塘氨氮下降60%，換水量減少三成。科學家正給它插入耐旱基因，希望讓戈壁也長出稻浪。

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?逆向轉運蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內多余Na?排出，并將CO?2?轉化為HCO??，維持胞內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、農業(yè)與環(huán)境應用菌株P1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 %，產量提高18 %。

該菌的耐熱密碼在于：細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復合物，降低膜流動性。嗜熱棲熱菌

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℃范圍內生長良好，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，破壞病原膜結構，對立枯絲核菌、番茄青枯拉爾氏菌抑菌帶寬達26mm；同時產生芳基酰胺酶，降莠定、甲磺隆等堿性除草劑，土壤殘留量7d內下降60%，為連作障礙田“”。二、促生提質菌株IAA產量25mg/L，溶磷3.2mg/L，并產揮發(fā)性2,3-丁二醇，誘導黃瓜、生菜根系增30%，葉綠素提高2SPAD單位；大棚試驗顯示，畝施200g菌粉可使番茄Vc增加12%，糖酸比更協(xié)調，貨架期延長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、未來展望借助合成生物學，將花園芽孢桿菌的降毒、促生、耐冷模塊植入枯草底盤，可構建“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，讓花園芽孢桿菌從“花園”走向更廣闊的大地。嗜熱棲熱菌