石垣島交替紅色桿菌

蔬菜芽孢桿菌（Bacillus oleronius）是芽孢桿菌屬里“更懂蔬菜”的專(zhuān)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(chǎng)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。侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠(chǎng)，直徑不過(guò)微米，卻能把天空搬上餐桌。石垣島交替紅色桿菌

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(chēng)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。不動(dòng)桿菌更妙的是，收獲后大量根瘤遺落土中，氮素富集，連后續(xù)玉米都長(zhǎng)得壯，像給土地存了活期存折。

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌家族里的“極地居民”。它可在?2 ℃緩慢生長(zhǎng)，更適溫度只15 ℃，比較高不超過(guò)30 ℃，卻能在南極凍土、深海沉積物中形成橢圓芽孢，耐?20 ℃冷凍和反復(fù)凍融，被視作研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其“耐寒密碼”有三重：細(xì)胞膜富含支鏈和短鏈脂肪酸，保持流動(dòng)性；冷休克蛋白Csp與RNA伴侶協(xié)同，防止核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)凍結(jié)；兼產(chǎn)低溫活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，為冬季生物過(guò)程提供催化可能。在農(nóng)業(yè)上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L?1并溶磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長(zhǎng)增25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物“穿”上生物羽絨服。工業(yè)端，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為冬季酒精發(fā)酵省蒸汽、減碳排。環(huán)境修復(fù)方面，菌株ANT-1在?5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管泄漏提供原位生物修復(fù)方案。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)菌，有望實(shí)現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類(lèi)催化價(jià)值反應(yīng)。小小嗜冷芽孢桿菌，用極端低溫下的生存智慧，把寒冷轉(zhuǎn)化為綠色科技的新動(dòng)能。

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。耐熱芽孢芽孢桿菌是微生物世界的“高溫鐵人”。

沙福芽孢桿菌是土壤里的“休眠戰(zhàn)士”。環(huán)境宜人時(shí)，它像普通桿菌分裂繁殖；一旦遇干旱、高溫或高鹽，便迅速縮成圓芽孢，外壁裹滿(mǎn)吡啶二羧酸，耐熱八十度、耐旱十年，只等雨露歸來(lái)。植保學(xué)家愛(ài)把它當(dāng)“生物衛(wèi)兵”：芽孢萌發(fā)后分泌脂肽、幾丁質(zhì)酶，可撕破病原菌壁，使灰霉、枯萎菌無(wú)法入侵番茄、黃瓜；同時(shí)激發(fā)植物系統(tǒng)抗性，讓葉片自己升“警備”。溫室試驗(yàn)顯示，育苗土中每克添百萬(wàn)芽孢，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，它能將有機(jī)磷長(zhǎng)鏈分解成植物可吸收的正磷酸鹽，相當(dāng)于給土壤配了“微肥”。如今，生物公司以糖蜜發(fā)酵罐培養(yǎng)，把芽孢制成可濕性粉劑，拌種、灌根皆宜，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。小小沙福芽孢桿菌，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?？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 。李色螺旋鏈霉菌

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”。石垣島交替紅色桿菌

深褐芽孢桿菌（Bacillus atrophaeus）是芽孢桿菌屬的“暗色特種兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蠟光，革蘭氏陽(yáng)性，桿狀細(xì)胞可形成橢圓芽孢，耐干燥、耐紫外、耐堿，更適30–37 ℃，pH 6–9，廣分布于土壤、海洋沉積物和植物根際。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽與幾丁質(zhì)酶，對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯抑菌帶寬達(dá)26 mm；溫室試驗(yàn)畝施200 g菌粉，黃瓜枯萎病指下降45 %，農(nóng)藥用量減少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢桿菌產(chǎn)IAA 20 mg·L?1，溶磷3.2 mg·L?1，并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇，誘導(dǎo)玉米側(cè)根增30 %，吸鉀量提22 %；干旱脅迫下，小麥葉片相對(duì)含水量提高8 %，產(chǎn)量增10 %。三、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性，已用于無(wú)磷洗滌劑，血漬去污力提升30 %；耐熱淀粉酶90 ℃半衰期2 h，為紡織退漿省去中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %。四、抗輻射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸鈣，對(duì)紫外、γ射線(xiàn)具有極強(qiáng)抵抗力，被ESA選為“火星模擬滅菌”指示菌，用于檢測(cè)航天器表面消毒效果。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把深褐芽孢桿菌的抑菌、產(chǎn)酶、抗輻射模塊植入枯草底盤(pán)，可構(gòu)建“一菌多用”細(xì)胞工廠(chǎng)，為綠色農(nóng)業(yè)、清潔洗滌和太空滅菌提供可持續(xù)的微生物鑰匙。石垣島交替紅色桿菌