鹽反硝化枝芽孢桿菌(Virgibacillus halodenitrificans)是芽孢桿菌科中兼具“嗜鹽”與“反硝化”雙重技能的稀有物種。模式菌株 ATCC 49067 分離自法國(guó)太陽(yáng)能鹽場(chǎng),可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范圍內(nèi)生長(zhǎng),更適鹽度 3–7 %、pH 7.4–7.5,細(xì)胞壁含 meso-DAP,肽聚糖厚且膜脂分支,賦予其耐高滲與堿脅迫的能力。一、鹽中反硝化該菌攜帶完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇,能在 3–12 % 鹽度下將 NO?? 依次還原為 N?,并同步積累四氫嘧啶作為相容溶質(zhì),既完成脫氮又抵御滲透沖擊。實(shí)驗(yàn)室搖瓶試驗(yàn)顯示,鹽度 8 % 時(shí)其對(duì) NO??-N 去除率仍達(dá) 90 % 以上,N?O 釋放量低于檢測(cè)限,為高鹽廢水生物脫氮提供了“零碳源”方案。二、油田與暗管應(yīng)用菌株 WH-6 被制成“熱-鹽雙耐”菌劑,在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水體系中,通過(guò)優(yōu)先利用 NO?? 作電子受體,抑制硫酸鹽還原菌活性,使 H?S 產(chǎn)量下降 70 %,延長(zhǎng)注水井管柱壽命。同時(shí),含該菌的清淤劑與多孔沸石復(fù)配,用于鹽堿地暗管排鹽,一年后鹽水收集率提高 35 %,出口渾濁度降至 4.7 mg L?1,明顯緩解因泥沙堵塞造成的維護(hù)難題。三、農(nóng)業(yè)與生態(tài)修復(fù)在 1 % 鹽度盆栽中,接種 10? CFU g?1 土壤,可使生菜根際鉀提高 20 %,硝酸鹽含量下降 15 %,產(chǎn)量增 12 %。
侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠,直徑不過(guò)微米,卻能把天空搬上餐桌。當(dāng)春雨浸潤(rùn),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(shí)別前列聲啼哭。雙方以化學(xué)密語(yǔ)互通:根分泌類(lèi)黃酮,菌回贈(zèng)Nod因子,根毛收到暗號(hào)立刻蜷曲內(nèi)陷,把菌請(qǐng)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(lèi)菌體”,固氮酶開(kāi)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(qián)買(mǎi)化肥,村里小學(xué)因此添了圖書(shū)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。白色星耳酵母這種革蘭氏陰性、嚴(yán)格好氧的桿狀細(xì)菌,泛分布于土壤和水體中。

肉湯培養(yǎng)基(測(cè)磷細(xì)菌菌數(shù))是一種把“富營(yíng)養(yǎng)”與“溶磷篩選”合二為一的液體計(jì)數(shù)培養(yǎng)基。它在傳統(tǒng)牛肉膏蛋白胨肉湯基礎(chǔ)上進(jìn)行精簡(jiǎn):牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生長(zhǎng)因子;磷源改為0.2 g難溶性磷酸三鈣,經(jīng)球磨過(guò)300目,懸于蒸餾水中呈乳白混懸液;pH調(diào)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(wú)瓊脂,培養(yǎng)基既保持肉湯的高營(yíng)養(yǎng)促生優(yōu)勢(shì),又以懸浮顆粒Ca?(PO?)?為“磷開(kāi)關(guān)”,可同步完成溶磷功能驗(yàn)證和菌數(shù)測(cè)定,適用于土壤、根際或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速評(píng)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?zhuān)魅? mL加入含5 mL肉湯培養(yǎng)基的螺口管,每稀釋度3重復(fù),28℃靜置培養(yǎng)48 h。溶磷菌生長(zhǎng)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(wú)透亮。以“出現(xiàn)澄清+菌膜”為陽(yáng)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(shí)間。質(zhì)量控制要點(diǎn):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(lán)法測(cè)可溶磷,超過(guò)5 mg L?1即棄用。
改良巴爾斯氏培養(yǎng)基基礎(chǔ)(不含硫酸亞鐵銨)是專(zhuān)為趨磁細(xì)菌Magnetospirillum gryphiswaldense等設(shè)計(jì)的高純度液體平臺(tái)。經(jīng)典巴爾斯配方中,硫酸亞鐵銨既作鐵源又兼還原劑,卻易氧化沉淀,導(dǎo)致批次差異大、磁小體晶型不均。改良版本徹底剔除該鹽,把鐵供給與氧化還原控制拆成兩步:基礎(chǔ)培養(yǎng)基只含乳酸鈉、琥珀酸鈉雙碳源,酵母粉0.05 %,K?HPO? 5 mmol,MgSO?、CaCl?及微量元素各1 mL L?1,pH 6.8±0.1,經(jīng)0.22 μm過(guò)濾除菌,保證無(wú)色透明、無(wú)沉淀,4 ℃可保存3個(gè)月。使用時(shí),先在基礎(chǔ)液中通N?/CO?(80:20)除氧,再按實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)由無(wú)菌厭氧瓶補(bǔ)加可溶Fe(Ⅲ)-檸檬酸或FeCl?溶液,終濃度10–100 μmol,鐵形態(tài)與劑量可精確到0.1 μmol,避免傳統(tǒng)配方一次性投鐵產(chǎn)生的氧化應(yīng)激。與此同時(shí),通過(guò)微氧發(fā)酵系統(tǒng)把溶解氧穩(wěn)定在0.5 %空氣飽和度,氧化還原電位降至–50 mV,磁小體合成效率提升2.4倍,Cmag值達(dá)1.2以上,而細(xì)胞干重仍保持2 g L?1。改良基礎(chǔ)還兼容同位素標(biāo)記與金屬摻雜:只需把??Fe-檸檬酸或CoCl?按1 at.%比例加入,即可制備高純度??Fe或Co摻雜磁小體,為M?ssbauer譜、磁熱療研究提供批次可重復(fù)的生物納米磁源。浸麻類(lèi)芽孢桿菌(Bacillus rettgeri)作為一種特殊的微生物,為這一課題提供了極具潛力的解決方案。

耐鹽魏斯氏菌(Weissella spp.)是一類(lèi)革蘭氏陽(yáng)性、兼性厭氧的乳酸菌,廣存在于醬油、泡菜、奶酪等高鹽發(fā)酵食品中。該菌屬成員如融合魏斯氏菌(W. confusa)、食竇魏斯氏菌(W. cibaria)和類(lèi)腸膜魏斯氏菌(W. paramesenteroides)均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐鹽性能,能在18% NaCl的高鹽環(huán)境中保持活性,其中W. paramesenteroides的耐鹽性和低溫生長(zhǎng)能力尤為突出,成為醬醪發(fā)酵中的優(yōu)勢(shì)菌種。耐鹽魏斯氏菌不僅能適應(yīng)高滲透壓環(huán)境,還能通過(guò)合成胞外多糖(EPS)、有機(jī)酸和細(xì)菌素等代謝產(chǎn)物,賦予發(fā)酵食品獨(dú)特的風(fēng)味和質(zhì)地。例如,W. confusa的EPS產(chǎn)量可達(dá)3.34 g/L,明顯改善產(chǎn)品的乳化性和口感;W. cibaria在泡菜發(fā)酵前期可迅速提升乳酸和乙酸含量,增強(qiáng)產(chǎn)品醇香風(fēng)味。此外,部分菌株還具備抑菌、抗氧化和降膽固醇等益生特性,對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等病原菌有抑制作用,并能降解甘油三酯和膽固醇,展現(xiàn)出開(kāi)發(fā)為功能性益生菌的潛力。綜上所述,耐鹽魏斯氏菌憑借其高鹽適應(yīng)性、代謝多樣性和益生功能,在傳統(tǒng)發(fā)酵食品和現(xiàn)代功能性食品開(kāi)發(fā)中均具有廣闊的應(yīng)用前景。土地鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis terrae)是一種具有重要環(huán)境修復(fù)潛力的微生物。煙色垂慕菇
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。Chryseobacterium jeonii
蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis,簡(jiǎn)稱(chēng)Bt)是土壤里走出的“生物導(dǎo)彈”。它在芽孢形成時(shí)同步合成伴胞晶體,內(nèi)藏δ-內(nèi);當(dāng)鱗翅目幼蟲(chóng)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(jìn)入血腔,引發(fā)敗血癥,害蟲(chóng)兩日后饑餓而亡 。田間每畝用200毫升Bt懸浮劑,可將菜青蟲(chóng)、稻縱卷葉螟、玉米螟等130余種害蟲(chóng)的種群壓到經(jīng)濟(jì)閾值以下,且對(duì)瓢蟲(chóng)、蜜蜂幾乎無(wú)害 。因其安全無(wú)殘留,我國(guó)年產(chǎn)量已達(dá)3.5萬(wàn)噸,覆蓋333萬(wàn)公頃農(nóng)田,成為用量比較大的微生物殺蟲(chóng)劑 ??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(chóng)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(lèi)守住綠色豐收與清潔水源 。Chryseobacterium jeonii