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”。其更適生長溫度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小時、紫外線輻照8小時仍存活,被廣用于檢驗高壓滅菌效果。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,降低膜流動性;組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫斷裂;同時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,可將淀粉液化時間縮短一半,廣用于酒精、制糖、紡織退漿,年市場需求超萬噸;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%。松針刺盤孢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%。

死谷芽孢桿菌,名字聽來荒涼,卻是沙漠表層更耐命的“綠洲工匠”。它更初在美國死谷鹽殼下被分離,能在55℃、鹽濃度15%的“鹵水”里悠然萌發(fā),芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖,像給細(xì)胞穿陶瓷甲,紫外線、干燥、氧化齊攻亦難破。農(nóng)業(yè)學(xué)家把它請進(jìn)西北鹽堿地,菌體復(fù)蘇后分泌環(huán)脂肽,既松解板結(jié)土粒,又搶占根際生態(tài)位,抑制鐮刀菌、絲核菌,使向日葵爛根率降四成;同時釋放胞外多糖,裹住鈉離子,降低植物鹽分脅迫,畝產(chǎn)油脂提高一成。更妙的是,它能將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為有效磷,相當(dāng)于自帶“微肥”。科研團(tuán)隊用玉米漿發(fā)酵,把芽孢制成黑色粉劑,滴灌進(jìn)新疆棉田,三年下來,土壤氯鹽下降15%,棉花出苗率升兩成,農(nóng)藥減施三成。如今,科學(xué)家正給它插入耐旱基因,希望讓戈壁也長出稻浪。小小死谷芽孢桿菌,用微觀之軀喚醒沉睡的鹽堿,為人類奪回被鹽分侵占的耕地,讓荒涼名不副實,讓沃野重獲新生。
在微生物的“軍團(tuán)”里,蕈狀芽孢桿菌(Bacillus mycoides)可謂形貌更奇特的一位。它在固體培養(yǎng)基上排成絲狀、螺旋狀或放射狀菌落,遠(yuǎn)望如微縮蘑菇菌絲,因而得名“蕈狀”。別看外形“文藝”,其功能卻硬核:耐旱、耐鹽、產(chǎn)酶、抑菌、促生,堪稱土壤里的“多面手”。一、形態(tài)即名片蕈狀芽孢桿菌為革蘭氏陽性大桿菌,周生鞭毛,可形成橢圓芽孢。更獨特的是它的“集體運(yùn)動”能力——細(xì)胞通過側(cè)向滑動,在瓊脂表面形成美麗而規(guī)則的“蕨葉”或“螺旋”圖案,這一自組織現(xiàn)象已被用作生物物理研究模型。二、生態(tài)功能抑?。壕w分泌表面活性素、fengycin 等環(huán)脂肽,可破壞病原菌膜,對立枯絲核菌、鐮刀菌抑菌帶寬達(dá) 25 mm。促生:產(chǎn) IAA 25 mg·L?1,溶有機(jī)磷 3.1 mg·L?1,小麥根系增 30 %,吸磷量提 20 %。抗逆:胞外多糖吸附 Na?,在 8 % 鹽濃度下仍正常生長;芽孢耐干燥 6 個月,適合西北旱區(qū)應(yīng)用。三、田間表現(xiàn)山東大棚番茄試驗,每畝溝施 10? CFU·g?1 菌粉 200 g,灰霉病指下降 42 %,產(chǎn)量增 12 %,維生素 C 提高 8 %;寧夏鹽堿地滴灌,可使水稻根際 pH 降 0.4,全鹽下降 15 %,增產(chǎn) 9 %。對白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成;同時誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性,番茄未染病就先“武裝”葉片。

阿氏芽孢桿菌(Bacillus aryabhattai)是2009年印度科學(xué)家從平流層空氣塵埃中分離的新種,以古印度天文學(xué)家阿耶波多命名,象征“高空來客”。菌體桿狀、周生鞭毛,能形成橢圓芽孢,耐紫外、耐干燥,在pH 5–9、15–45 ℃范圍內(nèi)生長良好,是兼具促生與抗逆的“空中特種兵”。一、促生機(jī)制菌株AB15可分泌IAA 28 mg·L?1,溶磷3.5 mg·L?1,并產(chǎn)1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)脫氨酶,降低植物乙烯水平,使小麥、玉米根系增35%,干旱存活率提25%;與根瘤菌共接種,大豆結(jié)瘤數(shù)提高40%,畝產(chǎn)增加18%。二、防病降鎘菌株Cd-19對番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達(dá)26 mm;同時胞外多糖吸附Cd2?,使糙米鎘含量下降45%,達(dá)到國家限定標(biāo)準(zhǔn),為“重金屬-病害”復(fù)合障礙田提供一菌雙解方案。三、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶更適pH 9、55 ℃,在洗衣液中可去除淀粉污漬,活性比市售酶高20%;低溫蛋白酶在10 ℃仍保持70 %活力,為寒區(qū)洗碗粉節(jié)約能耗15 %。四、太空農(nóng)業(yè)由于源自平流層,AB15對紫外、低氣壓具有天然適應(yīng)性,已被選為“月宮一號”生物再生生命保障系統(tǒng)候選菌,可在微重力下穩(wěn)定促生小麥,為地外基地提供微生物保障。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。傘枝橫梗霉
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”。茶褐?jǐn)M盤多毛孢
肉湯培養(yǎng)基(測磷細(xì)菌菌數(shù))是一種把“富營養(yǎng)”與“溶磷篩選”合二為一的液體計數(shù)培養(yǎng)基。它在傳統(tǒng)牛肉膏蛋白胨肉湯基礎(chǔ)上進(jìn)行精簡:牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生長因子;磷源改為0.2 g難溶性磷酸三鈣,經(jīng)球磨過300目,懸于蒸餾水中呈乳白混懸液;pH調(diào)至7.0±0.2,分裝試管后121℃滅菌15 min,冷卻振蕩重懸即可接種。由于無瓊脂,培養(yǎng)基既保持肉湯的高營養(yǎng)促生優(yōu)勢,又以懸浮顆粒Ca?(PO?)?為“磷開關(guān)”,可同步完成溶磷功能驗證和菌數(shù)測定,適用于土壤、根際或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速評估。操作方法沿用比較大可能數(shù)(MPN)法:將樣品按10?1–10??梯度稀釋,各取1 mL加入含5 mL肉湯培養(yǎng)基的螺口管,每稀釋度3重復(fù),28℃靜置培養(yǎng)48 h。溶磷菌生長使Ca?(PO?)?顆粒被酸溶解,培養(yǎng)液由乳白→局部透明→全管澄清,并伴隨菌膜形成;非溶磷菌雖可增殖,但培養(yǎng)基保持混濁無透亮。以“出現(xiàn)澄清+菌膜”為陽性管,查MPN表即可算出每克樣品的溶磷菌數(shù),全程只需3天,比平板溶磷圈法縮短一半時間。質(zhì)量控制要點:滅菌后磷酸三鈣易沉降,使用前需渦旋混勻;若肉湯本身含磷(牛肉膏批次差異),可先用磷鉬藍(lán)法測可溶磷,超過5 mg L?1即棄用。茶褐?jǐn)M盤多毛孢