施氏芽孢桿菌(Bacillus smithii)是芽孢桿菌屬中少見(jiàn)的“高溫工匠”,標(biāo)準(zhǔn)菌株 JCM 9076 更早從堆肥深處分離,可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范圍內(nèi)旺盛生長(zhǎng),更適溫度 55 ℃,芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活,是驗(yàn)證高壓蒸汽滅菌的指示菌之一。其耐熱關(guān)鍵在于芽孢內(nèi)高濃度吡啶二羧酸鈣(DPA-Ca)結(jié)合低水分狀態(tài),配合小分子熱休克蛋白,使酶與 DNA 在高溫下依舊穩(wěn)定。2024 年,中國(guó)團(tuán)隊(duì)從湖南鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2(保藏號(hào) CCTCC M2024167),鑒定為 B. smithii。該菌可在 50 mg L?1 Cd2?、6 % NaCl 條件下正常分泌有機(jī)酸,將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷,盆栽玉米根際有效磷提高 42 %,籽粒鎘含量下降 35 %,實(shí)現(xiàn)“增磷減鎘”同步完成。在工業(yè)酶方向,施氏芽孢桿菌是“高溫酶工廠”。其耐堿性 α-淀粉酶更適溫度 70 ℃,在淀粉液化、紡織退漿中可省去降溫環(huán)節(jié),節(jié)能 15 %;耐熱蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性,為生物煉制提供新型催化劑。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上,M2 菌株與秸稈堆肥復(fù)配,可使堆體 24 h 升至 65 ℃,纖維素降解率提高 30 %,堆肥周期縮短 7 d;作為功能性菌劑,每畝基施 200 g 菌粉,冬小麥越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘗數(shù)增加 1.2 個(gè),對(duì)后期倒伏有明顯緩解作用。死谷芽孢桿菌,名字聽(tīng)來(lái)荒涼,卻是沙漠表層耐命的“綠洲工匠”。細(xì)麗毛殼
嗜鹽鹽漬微菌(Halomonas sp.)是一類(lèi)生活在海水、鹽湖、鹽堿土壤等高鹽環(huán)境中的革蘭氏陰性桿菌,更適 NaCl 濃度 3 %,但可在 1 %–25 % 鹽度范圍內(nèi)存活,堪稱(chēng)“輕-中嗜鹽標(biāo)兵”。菌落乳白色、邊緣整齊,短桿狀細(xì)胞具單極鞭毛,能形成胞外多糖,既吸附 Na? 緩解滲透脅迫,又便于自身在固體表面形成生物膜。其耐鹽策略采用“相容溶質(zhì)”模式:細(xì)胞內(nèi)大量積累四氫嘧啶(ectoine)和脯氨酸,不干擾酶活;膜脂含磺化糖蛋白 S 層,負(fù)電荷屏蔽高陽(yáng)離子,維持膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此,在鹽度突變、重金屬并存時(shí)仍能快速繁殖。環(huán)境工程上,Halomonas sp. 是“高鹽脫氮王”。新疆鹽湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下對(duì)氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮去除率分別達(dá) 100 %、94 % 和 74 %,氮素主要通過(guò)同化作用進(jìn)入菌體,污泥產(chǎn)量低,為高鹽廢水生物凈化提供了高效菌種資源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 鹽度下降解苯酚,68 h 去除率 > 90 %,為含鹽含酚工業(yè)廢水處理帶來(lái)新思路。農(nóng)業(yè)方面,Halomonas 能溶解鉀長(zhǎng)石、釋放鉀,并分泌 IAA 促進(jìn)作物根系在鹽堿地生長(zhǎng);與藻共生時(shí),還可利用微藻釋放的甘油作碳源,實(shí)現(xiàn)“菌-藻”聯(lián)合修復(fù)高鹽鹽堿土。海假交替單胞菌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。

花園芽孢桿菌(Bacillus horti)更早從花園腐殖土中分離,因而得名。菌落奶白、邊緣整齊,桿狀細(xì)胞具周生鞭毛,能形成橢圓芽孢,耐堿、耐鹽、耐干燥,在pH 6–9、15–45℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)良好,是典型“環(huán)境通吃型”根際益生菌。一、防病降毒花園芽孢桿菌能分泌表面活性素、fengycin等環(huán)脂肽,破壞病原膜結(jié)構(gòu),對(duì)立枯絲核菌、番茄青枯拉爾氏菌抑菌帶寬達(dá)26mm;同時(shí)產(chǎn)生芳基酰胺酶,降莠定、甲磺隆等堿性除草劑,土壤殘留量7d內(nèi)下降60%,為連作障礙田“”。二、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25mg/L,溶磷3.2mg/L,并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇,誘導(dǎo)黃瓜、生菜根系增30%,葉綠素提高2SPAD單位;大棚試驗(yàn)顯示,畝施200g菌粉可使番茄Vc增加12%,糖酸比更協(xié)調(diào),貨架期延長(zhǎng)4d。三、工業(yè)酶潛力其耐堿纖維素酶更適pH9、50℃,在洗衣液中仍保持80%活性,可替代化學(xué)去漬劑;低溫淀粉酶10℃下活力保留70%,為寒區(qū)洗碗粉節(jié)約能耗20%。四、未來(lái)展望借助合成生物學(xué),將花園芽孢桿菌的降毒、促生、耐冷模塊植入枯草底盤(pán),可構(gòu)建“一菌多效”工程菌,用于堿要害田、寒地蔬菜基地及城市綠化基質(zhì),讓花園芽孢桿菌從“花園”走向更廣闊的大地。
檸檬色明串珠菌(Leuconostoc citreum)是明串珠菌屬的一種革蘭氏陽(yáng)性、兼性厭氧的球形乳酸菌,廣存在于泡菜、奶酪、黑麥蜜露等天然發(fā)酵環(huán)境中。該菌在MRS培養(yǎng)基上形成白色、濕潤(rùn)、圓形小菌落,細(xì)胞呈卵圓形或球形,常以珠狀連接排列,不產(chǎn)芽孢,無(wú)運(yùn)動(dòng)性。檸檬色明串珠菌具有較強(qiáng)的糖類(lèi)發(fā)酵能力,可利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖等產(chǎn)酸產(chǎn)氣,發(fā)酵過(guò)程中生成乳酸、乙酸及雙乙酰等風(fēng)味物質(zhì),是泡菜和奶酪發(fā)酵中的重要功能菌之一。其代謝產(chǎn)物不僅能降低環(huán)境pH值,抑制有害菌生長(zhǎng),還能賦予發(fā)酵食品特有的香氣和口感,常用于泡菜釀造和干酪輔發(fā)酵劑的開(kāi)發(fā)。此外,檸檬色明串珠菌對(duì)萬(wàn)古霉素天然耐藥,但在免疫正常人群中致病性較低,主要沾染低下者,偶可引起呼吸道沾染等機(jī)會(huì)性沾染,臨床報(bào)道較少,上需根據(jù)藥敏結(jié)果選用氨基糖苷類(lèi)或四環(huán)素類(lèi)藥物。綜上所述,檸檬色明串珠菌作為一種具有工業(yè)應(yīng)用潛力的乳酸菌,在食品發(fā)酵領(lǐng)域展現(xiàn)出良好前景,但在應(yīng)用過(guò)程中仍需關(guān)注其耐藥性和安全性評(píng)估。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 。

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(chóng)孳生水體,對(duì)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(chēng)道的是其對(duì)蚊幼蟲(chóng)的專(zhuān)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(kù)蚊、按蚊幼蟲(chóng)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(duì)魚(yú)類(lèi)、哺乳動(dòng)物幾乎無(wú)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(wàn)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(duì)番茄青枯、辣椒疫霉具明顯拮抗作用,抑菌帶寬20 mm;同時(shí)產(chǎn)IAA 15 mg L?1,盆栽玉米根長(zhǎng)增28 %,產(chǎn)量提10 %。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”。白色食藻菌
其芽孢可抗紫外、耐干燥,貨架期長(zhǎng)達(dá)24個(gè)月,為商品化奠定基礎(chǔ)。細(xì)麗毛殼
蒙氏腸球菌(Enterococcus mundtii)是一種革蘭氏陽(yáng)性、兼性厭氧的球形細(xì)菌,常以成對(duì)或短鏈排列。近年來(lái),科研團(tuán)隊(duì)從健康動(dòng)物腸道中分離到一株編號(hào)為HCD01的蒙氏腸球菌,經(jīng)16S rRNA測(cè)序及系統(tǒng)發(fā)育分析,確認(rèn)其與模式菌株同源性高達(dá)99%以上,已被保藏于中國(guó)微生物菌種保藏中心,保藏號(hào)CGMCC No.31447。安全評(píng)價(jià)顯示,HCD01不含溶血素、凝膠酶等常見(jiàn)毒力基因,溶血試驗(yàn)呈陰性,且對(duì)小鼠臟器系數(shù)無(wú)不良影響,具備益生菌的先決條件。功能試驗(yàn)中,該菌能在pH 2~4的酸性環(huán)境及10% NaCl的高鹽環(huán)境中存活,表現(xiàn)出良好的耐酸耐鹽能力;同時(shí)可產(chǎn)生乳酸,使培養(yǎng)基pH在16小時(shí)內(nèi)由6.2降至5.5,抑制沙門(mén)氏菌和停乳鏈球菌等病原體的生長(zhǎng)。動(dòng)物試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí),連續(xù)灌服HCD01的小鼠平均日增重提高,料重比下降,腸道絨毛結(jié)構(gòu)完整,且在沙門(mén)氏菌攻毒后,肺、肝及結(jié)腸病變明顯減輕,說(shuō)明其既能促進(jìn)生長(zhǎng),又能緩解致病菌沾染造成的組織損傷。綜上,蒙氏腸球菌HCD01集安全、耐逆、產(chǎn)酸、抑菌、促生長(zhǎng)于一體,在替代抗生物質(zhì)的微生態(tài)制劑及畜牧養(yǎng)殖業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。細(xì)麗毛殼