好食脈孢菌

侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠，直徑不過微米，卻能把天空搬上餐桌。當(dāng)春雨浸潤，休眠的它隨水流游向豆科稚嫩的根毛，像機(jī)敏的牧羊犬識別前列聲啼哭。雙方以化學(xué)密語互通：根分泌類黃酮，菌回贈Nod因子，根毛收到暗號立刻蜷曲內(nèi)陷，把菌請進(jìn)“客廳”，并發(fā)出指令讓皮層細(xì)胞分裂，幾天便鼓出粉白瘤狀“育嬰室”。瘤內(nèi)氧氣被植物合成的血紅蛋白調(diào)到恰好，菌體也變形為膨大“類菌體”，固氮酶開始運(yùn)轉(zhuǎn)，把空氣中占七成卻極穩(wěn)定的N?裂成NH?，再經(jīng)谷氨酰胺合成酶轉(zhuǎn)化為氨基酸，沿維管束晝夜輸送給宿主，自己只留一口碳糖作為“房租”。溫室示蹤顯示，一畝接種的春豌豆可少施18公斤尿素，籽粒蛋白卻增3.6%，相當(dāng)于多收兩袋奶粉；收獲后根瘤脫落，礦化釋氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝態(tài)淋失降四成，地下水不再喊“又咸又綠”。在西南山區(qū)，農(nóng)民把菌劑與草木灰拌種，坡地扁豆畝產(chǎn)翻半，省錢買化肥，村里小學(xué)因此添了圖書角。更妙的是，菌渣富含多糖，能把沙粒粘成團(tuán)粒，三年后板結(jié)田的孔隙度增加一成，蚯蚓回歸，雨后不再硬如磚。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?？茖W(xué)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 。好食脈孢菌

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、革蘭氏陽性，可形成橢圓芽孢，只適生長溫度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na?CO? 和 1 % 過氧化氫條件下存活，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 條件下對血漬、奶漬去污力提升 35 %，為無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。較規(guī)則根毛霉耐熱芽孢芽孢桿菌是微生物世界的“高溫鐵人”。

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(jià)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(fù)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(jī)鹵化物（AOX）排放。

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌屬的“極地移民”。標(biāo)準(zhǔn)菌株能在-2 ℃緩慢增殖，更適生長溫度只15 ℃，比較高不超過30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反復(fù)凍融，是研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其細(xì)胞膜富含短鏈與支鏈脂肪酸，冷休克蛋白Csp持續(xù)表達(dá)，使核糖體和RNA在冰水中仍保持活性，為“零度工廠”提供分子基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L?1并溶出有機(jī)磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長增加25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物披上“生物羽絨服”。工業(yè)方面，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為寒區(qū)酒精發(fā)酵節(jié)約大量蒸汽。環(huán)境修復(fù)更彰顯其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管線泄漏提供原位生物修復(fù)方案；與冰藻共培養(yǎng)時，還能吸附Cd2?、Pb2?，吸附量分別達(dá)50 mg·g?1和35 mg·g?1，讓重金屬在冰層中被“凍結(jié)”并隨菌體沉降。未來，借助合成生物學(xué)，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)底盤，有望實(shí)現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類催化高值反應(yīng)。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(dá)到“未病先防”。

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(jià)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(chǎn)生二元素蛋白（BinA/BinB），被庫蚊、按蚊幼蟲攝食后，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(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對番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用，抑菌帶寬20 mm；同時產(chǎn)IAA 15 mg L?1，盆栽玉米根長增28 %，產(chǎn)量提10 %。隨著人們對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注不斷增加，生物脫膠技術(shù)越來越受到重視。白色沉積物桿菌

小小耐熱芽孢芽孢桿菌，用極端環(huán)境下的生存智慧，為人類工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)保打開一扇“高溫之門”。好食脈孢菌

冷解糖芽孢桿菌（Bacillus psychrosaccharolyticus）是芽孢桿菌屬的“低溫工匠”。菌體在10–40℃皆能生長，更適25–30℃；芽孢橢圓、中生，可耐干燥、耐紫外，貨架期長，為制劑化提供質(zhì)量材料。其名字里的“解糖”源于強(qiáng)大的胞外酶系：淀粉酶、纖維素酶、瓊脂糖酶活性高，能把大分子碳源切成低聚糖，既供自己能量，也為周圍菌群“開糧倉”，成為低溫堆肥、海藻殘?jiān)到獾南蠕h。更難得的是它“抑菌+保水”雙技能。平板對峙試驗(yàn)顯示，對黃瓜尖孢鐮刀菌、棉花立枯絲核菌、茄青枯拉爾氏菌等7種病原菌抑制率超50%，其中對黃瓜枯萎病原抑菌帶寬達(dá)8mm，抑制率80%以上。機(jī)理在于分泌環(huán)脂肽和胞外多糖：多糖成膜后降低葉片水分散失，同時吸附Pb2?、Cd2?、Cu2?，1h內(nèi)對鉛吸附量可達(dá)50mg/g，為重金屬污染農(nóng)田提供“微膠囊修復(fù)”。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，研究者將冷解糖芽孢桿菌HD-3與枯草、巨大、膠凍樣芽孢桿菌復(fù)配，再添海藻提取物、氨基酸和微量元素，制成有效活菌數(shù)2–10億/g、有機(jī)質(zhì)20–40%的“復(fù)合微生物海藻肥料”。大田試驗(yàn)中，白菜、番茄、棉花增產(chǎn)幅度均超30%，線蟲侵染率下降70%，農(nóng)藥用量減少三成；在滴灌肥中添加1‰胞外多糖，玉米抗旱期延長7天，產(chǎn)量提高18%。好食脈孢菌