福爾山洛克氏菌

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 %。

甲基營(yíng)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(chǎn)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(jīng)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(yīng)在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)理論值的92%，遠(yuǎn)高于化學(xué)催化。更難得的是，它同時(shí)是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時(shí)，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對(duì)黃瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌帶寬達(dá)25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。田間試驗(yàn)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(gè)SPAD單位，產(chǎn)量增加8%，且農(nóng)藥使用量減少三成。工業(yè)端，科研團(tuán)隊(duì)把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時(shí)產(chǎn)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(chǎn)量達(dá)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(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。氧化胺黃色桿菌基因組G+C含量37%，攜帶多重外排泵與滲透調(diào)節(jié)基因，可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內(nèi)水平衡。

玉米乳桿菌（Lactobacillus zeae）是乳桿菌屬中一顆“低調(diào)卻高效”的新星，更早從傳統(tǒng)發(fā)酵玉米漿中分離得名。菌體細(xì)長(zhǎng)、無(wú)芽孢、不運(yùn)動(dòng)，兼性厭氧，更適溫度35～40℃，可在pH 3.8的酸環(huán)境中存活，耐膽鹽0.3%，但對(duì)氧敏感，需借助玉米基質(zhì)中的還原力維持活性?；蚪M只2.0 Mb，卻攜帶完整的磷酸酮醇酶與雙歧途徑，能同步發(fā)酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖，產(chǎn)乳酸量可達(dá)18 g/L，同時(shí)分泌少量乙酸和乙醇，賦予發(fā)酵液清爽微酸的風(fēng)味。在工業(yè)應(yīng)用上，玉米乳桿菌是“玉米黃金”的關(guān)鍵釀造者。將其與釀酒酵母共培養(yǎng)，可將玉米漿在24小時(shí)內(nèi)酸化至pH 3.9，抑制雜菌，提升原料利用率12%；其胞外多糖還能增加飲料黏度，減少增稠劑添加。動(dòng)物試驗(yàn)顯示，日糧添加10? CFU/g玉米乳桿菌，可使斷奶仔豬平均日增重提高9.3%，腹瀉率下降42%，并通過(guò)上調(diào)緊密連接蛋白Claudin-1，增強(qiáng)空腸屏障功能。更引人注目的是，該菌能合成玉米黃素（zeaxanthin）前體，為功能性食品提供天然護(hù)眼成分。隨著非乳基益生菌需求激增，玉米乳桿菌憑借“源自玉米、用于玉米”的閉環(huán)優(yōu)勢(shì)，正成為植物發(fā)酵飲品的下一代關(guān)鍵菌株。

黏瓊脂芽孢桿菌是2007年在深海沉積物里被“撈”出的新成員，因菌落能拉出長(zhǎng)長(zhǎng)瓊脂糖絲，得了“黏瓊脂”的綽號(hào)。它生活在低溫、高壓、寡營(yíng)養(yǎng)的海底，靠分泌特殊β-瓊脂糖酶，把堅(jiān)硬的海藻碎片分解成單糖，再經(jīng)乙酰-CoA途徑合成能量，既填飽自己，也為周圍菌群打開(kāi)“糧倉(cāng)”，成為深海碳循環(huán)的隱形樞紐。實(shí)驗(yàn)室更看重的是它的“冷酶工廠”。其瓊脂糖酶更適溫度只25℃，在4℃仍保持60%活性，比陸源同類酶省電一半；若把粗酶液直接噴到石花菜漿里，40分鐘就能讓膠體黏度降80%，濾出的寡糖可作益生元、化妝品保濕劑，甚至用于微膠囊壁材。更妙的是，菌體在貧氮環(huán)境會(huì)自發(fā)形成厚壁芽孢，可耐55℃、紫外照射兩小時(shí)，噴霧干燥存活率仍超90%，給工業(yè)化降低了冷鏈與包被成本。國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)已把黏瓊脂芽孢桿菌制成灰粉末，用于即食涼粉、果凍的低溫脫膠，使生產(chǎn)周期從12小時(shí)縮到3小時(shí)，耗水減少四成；殘?jiān)缓烟?，可作飼料添加劑，提高仔豬日增重5%。未來(lái)，科學(xué)家計(jì)劃把耐冷酶基因轉(zhuǎn)進(jìn)枯草芽孢桿菌，讓“冷酶”在常溫海洋里就地降解漂浮海藻，為藍(lán)碳保護(hù)再添一把微生物鑰匙。小小黏瓊脂芽孢桿菌，用一縷黏絲，把千米深海的秘密縫進(jìn)人類綠色的產(chǎn)業(yè)鏈。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。

假堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌（Bacillus pseudofirmus）是芽孢桿菌屬中“外柔內(nèi)剛”的。菌落潔白、邊緣整齊，桿狀細(xì)胞可形成橢圓芽孢，且具周身鞭毛，能運(yùn)動(dòng)；它耐堿、耐鹽、耐干燥，可在pH 9–11、8 % NaCl的極端環(huán)境中旺盛生長(zhǎng)，故得名“假堅(jiān)強(qiáng)”。首要本領(lǐng)是“生物降堿”。菌株OF4從肯尼亞鹽堿湖分離，基因組攜帶多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，可在高鹽高堿條件下維持胞內(nèi)pH 7.5，同時(shí)分泌蘋果酸、乳酸等有機(jī)酸，2 d內(nèi)將周圍pH由10降至8，為后定植作物營(yíng)造“微酸綠洲”。盆栽試驗(yàn)中，用10? CFU/g菌液拌土，堿蓬根際交換性鈉下降35 %，燕麥出苗率提高50 %，產(chǎn)量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可產(chǎn)生環(huán)脂肽與幾丁質(zhì)酶，抑制番茄立枯、棉花黃萎等病原菌，抑菌帶寬達(dá)25 mm；同時(shí)分泌IAA 15 mg/L，誘導(dǎo)玉米側(cè)根增加30 %，吸磷量提升20 %。新疆鹽堿棉田每畝滴灌200 g菌粉，黃萎病指降低42 %，皮棉增產(chǎn)8.6 %。工業(yè)端，假堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌是“堿性酶工廠”。其耐堿木聚糖酶更適pH 10，90 ℃半衰期2 h，用于紙漿漂白可減少氯用量30 %；耐堿蛋白酶已列入洗滌劑助劑，低溫下仍能有效分解血漬、奶漬，節(jié)能20 %。耐熱芽孢芽孢桿菌是微生物世界的“高溫鐵人”。福爾山洛克氏菌

③分泌蛋白酶與脂肽，抑制番茄青枯、辣椒疫霉，病指下降四成。福爾山洛克氏菌

BM液體培養(yǎng)基，全名Basal Mineral Liquid Medium，是微生物學(xué)界公認(rèn)的“極簡(jiǎn)配方”。它只提供生命必需的礦物元素：K?HPO? 1.0 g、KH?PO? 1.0 g、MgSO?·7H?O 0.2 g、CaCl?·2H?O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g，加蒸餾水至1 L，pH 6.5±0.1，無(wú)碳、無(wú)氮、無(wú)有機(jī)微量元素，因此也被稱為“空白畫(huà)布”。研究者可根據(jù)目標(biāo)菌的代謝特點(diǎn)，精確添加單一碳源（如葡萄糖、苯甲酸、甲烷）、氮源（如NH?Cl、NO??或尿素）及特定金屬，實(shí)現(xiàn)代謝通路、降解基因或耐受機(jī)制的單變量研究。BM的高純度與低背景使其成為環(huán)境微生物分離的優(yōu)先。取河水或土壤浸提液，經(jīng)0.22 μm過(guò)濾除菌后，取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶，再投加目標(biāo)污染物（如50 mg L?1多環(huán)芳烴），28℃、150 r/min培養(yǎng)7天，即可富集到以該污染物為碳能源的降解菌群。繼代3次后，稀釋涂布于含BM的固體平板，菌落純化率可達(dá)90%以上，極大減少雜菌干擾。此外，BM培養(yǎng)基在合成生物學(xué)中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定濃度的13C-葡萄糖或1?N-NH?Cl，實(shí)現(xiàn)全菌體同位素標(biāo)記，為蛋白質(zhì)組、代謝流分析提供干凈背景；也可通過(guò)缺鐵、缺鋅的BM，研究金屬調(diào)控蛋白的功能。福爾山洛克氏菌