雙頭菌屬

蔬菜芽孢桿菌（Bacillus oleronius）是芽孢桿菌屬里“更懂蔬菜”的專性住客。更初從腐爛生菜葉脈中分離，菌體纖細(xì)、革蘭氏陽(yáng)性，具周生鞭毛，能形成橢圓芽孢，耐干燥、耐低氧，可在pH 5–9、溫度15–40℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)，更適與蔬菜根際環(huán)境高度重疊，故得名“oleronius”（拉丁語(yǔ)“菜園的”）。它的首要武器是“蔬菜定制”抑菌譜。菌株QSI-1可分泌酰基高絲氨酸內(nèi)酯酶（AHL-lactonase），切斷軟腐歐文氏菌、胡蘿卜果膠桿菌的群體感應(yīng)信號(hào)，使病原菌無(wú)法啟動(dòng)果膠酶基因，白菜軟腐病斑減少70%；同時(shí)產(chǎn)生表面活性素與fengycin，對(duì)番茄葉霉、辣椒疫霉抑菌帶寬達(dá)28 mm，且能形成生物膜覆蓋傷口，阻止二次侵染。第二技能是“溫和促生”。蔬菜芽孢桿菌合成IAA 20 mg/L，并溶出有機(jī)磷3.2 mg/L，誘導(dǎo)生菜、菠菜根系增30%，葉綠素提高1.5個(gè)SPAD單位，硝酸鹽含量下降12%，明顯提升蔬菜品質(zhì)與安全。工廠化應(yīng)用上，研究者將菌株QSI-1與褐藻寡糖復(fù)配，制成活菌數(shù)10? CFU/mL的“蔬菜保鮮微乳”，采后噴施可抑制軟腐、灰霉，使生菜貨架期由7 d延至14 d，失重率<5%，已在上海崇明有機(jī)農(nóng)場(chǎng)示范推廣?？茖W(xué)家正給它插入耐旱基因，希望讓戈壁也長(zhǎng)出稻浪。雙頭菌屬

蟑螂埃希氏菌并非真“埃希氏菌”，而是2017年從美洲大蠊腸道里分離出的新種，學(xué)名Blattabacterium，卻與大腸桿菌同門(mén)，于是被昵稱為“蟑螂埃希氏菌”。它住在宿主脂肪體細(xì)胞內(nèi)，像隨軍糧倉(cāng)，把蟑螂吃剩的尿素、尿酸重新拆成氨，再摻進(jìn)糖酵解中間物，合成10種必需氨基酸，回贈(zèng)宿主。沒(méi)有它，蟑螂只能在高蛋白環(huán)境里長(zhǎng)大；有了它，哪怕啃紙、啃膠水也能活得肥碩?？茖W(xué)家算過(guò)，一只雌蠊若缺菌，若蟲(chóng)期延長(zhǎng)一倍，產(chǎn)卵量掉七成。更有趣的是，菌體隨卵殼傳代，百萬(wàn)年來(lái)與蟑螂共譜“垂直家譜”，演化出精簡(jiǎn)的600kb基因組，幾乎丟掉所有外壁合成基因，把防御任務(wù)全交給宿主，自己專職“氮回收”。如今，實(shí)驗(yàn)室嘗試用抗生物質(zhì)“斷菌”，結(jié)果蟑螂像泄了氣的皮球，說(shuō)明菌是害蟲(chóng)活力的隱形引擎。小小蟑螂埃希氏菌，用顯微鏡下的齒輪，托住人類更討厭昆蟲(chóng)的頑強(qiáng)生命，也為綠色控蟑提供新靶點(diǎn)：若能阻斷菌給氮，或許能讓廚房少一點(diǎn)深夜驚叫。溶酪葡萄球菌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。

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(guó)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(yáng)性，可形成橢圓芽孢，只適生長(zhǎng)溫度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na?CO? 和 1 % 過(guò)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(kù)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(duì)血漬、奶漬去污力提升 35 %，為無(wú)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。

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，省錢買化肥，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。對(duì)白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時(shí)誘導(dǎo)植物開(kāi)啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。

耐熱芽孢芽孢桿菌（Geobacillus stearothermophilus，舊稱Bacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長(zhǎng)溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時(shí)、紫外線輻照8小時(shí)仍存活，被廣用于檢驗(yàn)高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于：細(xì)胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，降低膜流動(dòng)性；組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA，防止高溫?cái)嗔?；同時(shí)擁有一套高效熱休克蛋白（Hsp）系統(tǒng)，可快速修復(fù)變性蛋白。在工業(yè)酶領(lǐng)域，耐熱芽孢芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高，可將淀粉液化時(shí)間縮短一半，廣用于酒精、制糖、紡織退漿，年市場(chǎng)需求超萬(wàn)噸；耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80%活性，可用于洗滌劑，提高低溫洗衣的去污力。此外，該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶，在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農(nóng)業(yè)與環(huán)境方面，科學(xué)家將其與堆肥菌系復(fù)配，使堆溫迅速升至65 ℃，加速有機(jī)質(zhì)分解，殺滅病原菌和雜草種子，縮短堆肥周期30%；在油田，耐熱芽孢芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境，利用原油為碳源，產(chǎn)生生物表面活性劑，提高采收率5–8%。科學(xué)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。Sphingomonas trueperi

它屬于芽孢桿菌屬，具有形成孢子的能力，這使得它能夠在惡劣的環(huán)境條件下保持穩(wěn)定。雙頭菌屬

煙酸芽孢桿菌（Bacillus niacini）是芽孢桿菌屬里的“維生素工匠”。20 世紀(jì) 90 年代由日本科學(xué)家在腐殖土中分離，因其能利用煙酸（維生素 B?）為碳氮源生長(zhǎng)而得名。菌體桿狀、周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，耐堿、耐干燥，更適 pH 8–9、溫度 30–37 ℃，在貧瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本領(lǐng)是“分解頑固”?；蚪M編碼煙酸脫氫酶、6-羥基煙酸加氧酶等關(guān)鍵基因，可把腐殖質(zhì)中的吡啶環(huán)打開(kāi)，生成甲酸、酸和 NH?，既為自身供能，也為周圍微生物提供“開(kāi)胃小菜”。在堆肥試驗(yàn)中，接種 10? CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆體溫度 48 h 升至 65 ℃，纖維素降解率增加 30 %，堆肥周期縮短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有機(jī)磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，葉綠素提高 1.8 SPAD；同時(shí)產(chǎn)生環(huán)脂肽，對(duì)番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達(dá) 24 mm，溫室防病效果 58 %，與多菌靈相當(dāng)。工業(yè)端，煙酸芽孢桿菌是“綠色催化劑”。其煙酸酶可將煙酸一步轉(zhuǎn)化為 6-羥基煙酸，用于合成降壓藥尼群地平，底物轉(zhuǎn)化率 98 %，比化學(xué)路線減少三廢 70 %；耐熱淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗滌劑，節(jié)能 20 %。雙頭菌屬