威氏芽孢桿菌是土壤里低調(diào)的“多面手”。它先以桿狀活菌在根際游弋,一遇干旱、高溫便迅速縮成厚壁芽孢,可耐沸水煮十分鐘、紫外曝曬兩小時(shí),仍能在十年后遇水萌發(fā)。植保學(xué)家把它當(dāng)“殺菌劑”:芽孢復(fù)蘇后分泌表面活性素、伊枯草菌素,像微型剪刀刺破病原菌膜,對(duì)白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成;同時(shí)誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性,番茄未染病就先“武裝”葉片。溫室試驗(yàn)顯示,每畝用兩百克菌粉拌基質(zhì),黃瓜枯萎率降四成,農(nóng)藥少打一半,果實(shí)仍青亮。更妙的是,它能分解有機(jī)磷長鏈,釋放正磷酸供作物吸收,相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。東北大豆連作田因它緩解“磷饑餓”,畝產(chǎn)增8%。如今,生物公司以玉米漿發(fā)酵罐培養(yǎng),把芽孢制成可濕性粉劑,拌種、滴灌皆宜,保質(zhì)期兩年,運(yùn)輸不必冷鏈??茖W(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。小小威氏芽孢桿菌,用微米之軀守護(hù)綠色豐收,讓農(nóng)藥瓶少一個(gè),飯碗多一粒。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,特基拉芽孢桿菌表現(xiàn)出廣譜抑菌與促生雙重功效。橙黃紅酵母
長賴氨酸芽孢桿菌(Lysinibacillus macroides)是2013年從鯉腸道中分離的新成員,因細(xì)胞呈長桿、鏈狀排列而得名。它能在1/2LB培養(yǎng)基上形成淺褐色、光滑、直徑約1mm的菌落,革蘭氏陽性,具周生鞭毛,可產(chǎn)卵圓形芽孢,耐pH6–9、鹽0–6%,更適溫度35–37℃,對(duì)干旱、高溫和膽汁鹽均有良好適應(yīng)力。其“本領(lǐng)”在于三酶合一:吲哚乙酸(IAA)分泌量達(dá)18mg/L,可刺激小麥根長增加35%;ACC脫氨酶活性降低植物乙烯水平,緩解鹽脅迫;鐵載體與蛋白酶協(xié)同,可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌,抑菌帶寬22–28mm。山東大棚試驗(yàn)顯示,用長賴氨酸芽孢桿菌菌液灌根,番茄根結(jié)線蟲侵染率下降42%,果實(shí)Vc含量提高12%,產(chǎn)量增8.3%。工業(yè)端,菌株ZJB-17009的酯酶對(duì)N-苯乙酰-DL-氨基酸水解選擇性達(dá)99%,已被用于綠色合成L-氨基酸;另一株C1在白酒窖池可產(chǎn)己酸和乙酸乙酯,使基酒主體香提高30%,為“增香菌”提供新選擇。未來,借助合成生物學(xué),長賴氨酸芽孢桿菌有望被植入耐鹽、產(chǎn)聚-γ-谷氨酸模塊,成為鹽堿地“一菌多效”的先鋒,讓貧瘠土地也飄出豐收香。淺黃鏈霉菌組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫?cái)嗔眩煌瑫r(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。

栗褐芽孢桿菌(Bacillus badius)是芽孢桿菌屬的“暗色騎士”。菌落呈獨(dú)特的栗褐色、邊緣不規(guī)則,革蘭氏陽性大桿菌,具周生鞭毛,可形成橢圓芽孢;更適溫度30–37 ℃,pH 6.5–8.5,廣分布于森林腐葉、草炭和動(dòng)物腸道中。一、降解菌株產(chǎn)胞外酚氧化酶、漆酶和半纖維素酶,能把落葉、鋸末中的木質(zhì)-酚類物質(zhì)分解成腐殖酸,7 d內(nèi)稻草失重率35 %,腐殖酸含量提高1.8倍,為有機(jī)肥“褐化”提供天然菌種。二、防病促生栗褐芽孢桿菌分泌badius脂肽,對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉抑菌帶寬24 mm;同時(shí)產(chǎn)IAA 18 mg·L?1,使玉米根長增28 %,吸磷量提棚試驗(yàn)畝施200 g菌粉,黃瓜枯萎病指降40 %,產(chǎn)量增12 %。三、工業(yè)酶潛力其漆酶更適pH 5、50 ℃,對(duì)染料活性黑KN-B脫色率3 h達(dá)85 %,已用于印染廢水預(yù)處理;耐堿木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性,可助紙漿漂白減少氯用量30 %。四、土壤修復(fù)菌體胞外多糖能吸附Cd2?、Pb2?,吸附量分別達(dá)45 mg g?1與30 mg g?1;與生物炭混施,礦區(qū)污染土壤有效態(tài)鎘下降50 %,蔬菜可食部鎘低于國標(biāo)。
YPG培養(yǎng)基(Yeast Extract-Peptone-Glucose Medium)是酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖培養(yǎng)基的簡稱,堪稱微生物實(shí)驗(yàn)室的“快餐”。配方極簡:酵母粉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g,補(bǔ)水至1 L,pH 6.2±0.2,無需調(diào)節(jié)即可滿足大多數(shù)菌、酵母及部分細(xì)菌的快速增殖需求。酵母粉提供B族維生素和微量元素,蛋白胨供給多肽與氨基酸,葡萄糖以高碳濃度啟動(dòng)酵母發(fā)酵型代謝,短短12 h就能讓釀酒酵母OD???沖破1.0,是發(fā)酵工程與分子生物學(xué)過夜預(yù)培養(yǎng)的優(yōu)先。若用于絲狀菌,只需降低葡萄糖至10 g,并加入微量元素液,28 ℃靜置2天,孢子產(chǎn)量可比PDA提高30%。YPG的另一優(yōu)勢是“可鹽可甜”:補(bǔ)加15%甘油即成YPG/甘油,用于酵母感受態(tài)制備;添加2%瓊脂便是YPG平板,藍(lán)白斑篩選、轉(zhuǎn)化子計(jì)數(shù)兩不誤。實(shí)驗(yàn)室里還流行“富氧版”——把葡萄糖提前115 ℃單獨(dú)滅菌,避免美拉德反應(yīng),培養(yǎng)液顏色淺,下游HPLC檢測有機(jī)酸無干擾。質(zhì)量控制也輕松:高壓后若顏色發(fā)黃,說明葡萄糖與氨基酸高溫反應(yīng),可改用過濾除菌;室溫保存1周仍澄清,即可繼續(xù)使用。憑借組分明確、成本低廉、配制快速,YPG培養(yǎng)基已從傳統(tǒng)釀酒實(shí)驗(yàn)室走向合成生物學(xué)、代謝工程與益生菌高密度發(fā)酵,成為微生物學(xué)家手中“養(yǎng)菌如泡茶”的經(jīng)典底牌。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”。

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(duì)峙試驗(yàn)顯示,對(duì)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(duì)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(shí)吸附Pb2?、Cd2?、Cu2?,1h內(nèi)對(duì)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%。瘤內(nèi)菌變膨體,固氮酶把空氣中占七成卻極穩(wěn)定的N?裂成NH?,日夜輸送給宿主,自己只留一口碳糖。河沙諾卡氏菌
整套反應(yīng)在pH 7、30℃下效率更高,甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)理論值的92%,遠(yuǎn)高于化學(xué)催化。橙黃紅酵母
乳酸鐵營養(yǎng)瓊脂(Lactose Iron Nutrient Agar)是一種兼具選擇性、鑒別性與營養(yǎng)性的復(fù)合培養(yǎng)基,常用于食品、水質(zhì)及臨床標(biāo)本中革蘭陰性腸道菌的快速分離與初步鑒定。其關(guān)鍵原理在于“雙指示”設(shè)計(jì):乳糖作為可發(fā)酵碳源,與鐵鹽共同構(gòu)成判別系統(tǒng)——能發(fā)酵乳糖的菌株產(chǎn)酸,使酚紅指示劑由紅變黃;若同時(shí)產(chǎn)氣,則可在培養(yǎng)基內(nèi)形成氣泡或裂縫。而鐵離子的加入,讓具備硫化氫(H?S)生成酶的細(xì)菌(如某些變形桿菌、沙門氏菌)將硫代硫酸鈉還原,與Fe2?結(jié)合生成黑色FeS沉淀,菌落中心呈現(xiàn)特征性黑心,實(shí)現(xiàn)“一眼辨菌”。配方上,乳酸鐵營養(yǎng)瓊脂在營養(yǎng)瓊脂基礎(chǔ)上添加1%乳糖、0.02%硫代硫酸鈉與0.02%檸檬酸鐵銨,pH調(diào)至7.4±0.2,既保證腸桿菌科的基本營養(yǎng)需求,又通過高糖與鐵鹽抑制部分非目標(biāo)菌的過度生長。傾注平板后呈淡紅色半透明,若室溫存放出現(xiàn)泛黃,說明培養(yǎng)基已酸化,需棄用。接種時(shí),多采用分區(qū)劃線,35℃培養(yǎng)18–24小時(shí)即可讀取結(jié)果:乳糖發(fā)酵陽性菌(如大腸埃希菌)形成黃色、邊緣整齊的大菌落;乳糖陰性菌(如志賀菌)則保持紅色;若菌落中心發(fā)黑,則提示H?S陽性,需進(jìn)一步做血清學(xué)或質(zhì)譜確認(rèn)。橙黃紅酵母