在微生物的世界里,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种极为重要的细菌。它广存在于土壤、水体、空气以及植物根际等多种自然环境中,因其强大的适应能力和多样的生物学特性,被广泛应用于农业、工业、医药以及环境保护等多个领域,堪称大自然的“守护者”。枯草芽孢杆菌更明显的特性之一是其能够形成芽孢。芽孢是一种高度耐逆的结构,能够在极端环境条件下(如高温、干燥、紫外线辐射等)保持细菌的活性,使其能够在不利的环境中存活并等待适宜的条件重新复苏。这种特性使得枯草芽孢杆菌在自然环境中具有极强的生存能力,也为其在工业和农业中的应用提供了便利。在农业领域,枯草芽孢杆菌是一种理想的生物肥料和生物防治剂。它能够分泌多种植物生长,如吲哚乙酸、赤霉素等,这些可以促进植物的生长和发育,提高农作物的产量和品质。此外,枯草芽孢杆菌还具有强大的抗生物质能力。它能够产生多种抗生物质物质,如枯草菌素、多粘菌素等,这些物质可以有效抑制植物病原菌的生长,从而减少病害的发生。由于其芽孢具有极强的耐热性,可以用来检测高压蒸汽灭菌和干热灭菌的效果。孟加拉马杜拉放线菌菌株
富养罗尔斯通氏菌(Ralstonia eutropha)是一种革兰氏阴性、兼性化能自养型细菌,因其在生物技术和工业应用中的重要性而备受关注。生物学特性富养罗尔斯通氏菌的菌落呈圆形脐状凸起,无色透明,表面光滑湿润,边缘不规则。菌体杆状,大小约为1.2×2.5~3.5 μm,荚膜较厚,膨大的孢囊成椭圆形。这种细菌具有自生固氮能力,能够在没有外加氮源的条件下固定大气中的氮气,为植物提供氮素营养。分类与识别富养罗尔斯通氏菌属于罗尔斯通氏菌属(Ralstonia),该属由日本学者Yabuuchi等于1995年建立,属名源自美国细菌学家Ericka Ralston。富养罗尔斯通氏菌的基因组整合型双质粒系统已应用于快速基因编辑。生态分布富养罗尔斯通氏菌广存在于自然环境中,尤其是在土壤中。它能够在多种极端环境下生存,包括高盐、高碱和低氧环境。这种细菌的生态分布广,从土壤到水生环境都能找到其踪迹。工业应用富养罗尔斯通氏菌在工业微生物学中具有重要应用价值。它能够高效积累聚羟基脂肪酸酯(PHAs),这些生物塑料具有生物可降解性,可用于生产环境友好型的塑料替代品。泰坦尼克盐单胞菌菌种鼠乳杆菌耐酸性强,能在低pH环境下生存。其细胞表面富含黏附因子,可牢固附着于肠道黏膜,形成生物膜。
在微生物的世界里,嗜热脂肪地芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)是一种极具特色的细菌。它属于芽孢杆菌属,是一种革兰氏阳性细菌,以其在高温环境中的良好生存能力而闻名。这种细菌能够在极端的高温条件下生长和繁殖,是研究高温微生物学和工业应用的重要对象。高温适应性嗜热脂肪地芽孢杆菌是一种嗜热菌,其更适生长温度在55℃到60℃之间,甚至可以在70℃的高温下生存。这种高温适应性主要得益于其细胞内的一系列特殊机制。例如,它的细胞膜中含有大量的饱和脂肪酸,这使得细胞膜在高温下仍能保持稳定。此外,其酶系统也经过特殊的进化,能够在高温下保持活性,而不会像普通细菌那样在高温下失活。工业应用嗜热脂肪地芽孢杆菌在工业上具有广泛的应用价值。由于其酶系统在高温下仍能高效工作,因此被广用于生物技术领域。例如,其产生的α-淀粉酶在淀粉加工和食品工业中被广泛应用。这种酶在高温下仍能保持高效活性,可以快速分解淀粉,提高生产效率。此外,其产生的蛋白酶和脂肪酶也在生物洗涤剂和生物燃料生产中发挥重要作用。灭菌指示在医疗和食品行业,嗜热脂肪地芽孢杆菌还被用作灭菌效果的指示菌。
食酸戴尔福特菌(Delftia acidovorans)是一种革兰氏阴性菌,因其独特的生物特性而备受关注。这种细菌不仅能够从溶液中提取黄金,还在环境治理领域展现出巨大的应用价值。特殊的生物特性食酸戴尔福特菌更引人注目的特性是其“点水成金”的能力。2013年,加拿大麦克马斯特大学的研究团队发现,这种细菌能够分泌一种名为delftibactin的代谢物,这种物质可以在数秒内将水溶性的金离子(Au³⁺)还原为金单质(Au⁰),形成直径为5-25纳米的金球簇。这一过程不仅是细菌对抗水溶金毒性的自我保护机制,也为生物冶金技术提供了新的思路。应用领域除了“点水成金”的特性,食酸戴尔福特菌在环境治理方面也有明显的应用。北京科技大学的研究团队发现,该菌的USTB-04菌株对微囊藻的降解率可达96.8%,其降解机制涉及特异性水解酶的作用。此外,2019年公开的QY-C1菌株(保藏号CGMCC 10634)在污泥处理中表现出色,配合Fenton反应体系可使污泥重金属固化率提升40%,含水率降至50%以下。菌种保藏与研究进展食酸戴尔福特菌的典型菌株ATCC 43868已被标准化保藏,并通过商业化供应。该菌株采用KWIK-STIK四代包装,支持-80℃甘油保存,有效期可达2-5年。在生物技术领域有巨大潜力可用于生产生物燃料和生物塑料。其代谢产物具有高附加值,可开发为新型生物材料。
解凝乳类芽孢杆菌(Paenibacillus lactis)是一种革兰氏阳性细菌,属于芽孢杆菌属。这种细菌因其在食品工业、农业和环境修复中的多功能性而受到广关注。生物学特性解凝乳类芽孢杆菌具有形成芽孢的能力,这种芽孢结构赋予了它强大的抗逆性,使其能够在极端环境下生存。其细胞形态为杆状,通常在土壤、水体和植物根际中发现。这种细菌具有丰富的代谢途径,能够分解多种有机物质,如碳水化合物、蛋白质和脂肪,展现出强大的环境适应能力。食品工业中的应用解凝乳类芽孢杆菌在食品工业中具有重要的应用价值。它能够分解乳糖,产生乳酸,因此在乳制品发酵过程中发挥重要作用。例如,在酸奶和奶酪的生产中,解凝乳类芽孢杆菌能够改善产品的风味和质地,延长保质期。此外,它还能产生一些抗生物质物质,抑制有害微生物的生长,提高食品的安全性。农业中的应用在农业中,解凝乳类芽孢杆菌被用作生物肥料和生物农药。它可以分解土壤中的有机物质,释放出植物所需的营养元素,促进植物生长。同时,它还能产生一些抗生物质物质,抑制土壤中的有害病菌,减少植物病害的发生。研究表明,解凝乳类芽孢杆菌能够显著提高农作物的产量和品质。它能够分解石油烃类、农药残留等有机污染物,有效净化土壤和水体。托姆青霉菌株
鼠乳杆菌代谢产物丰富,能产生多种有机酸和肽。这些物质可降低肠道pH值,抑制大肠杆菌等病原菌生长。孟加拉马杜拉放线菌菌株
在大自然的生态系统中,有一种神奇的微生物——根瘤菌。它们虽然微小,却在植物生长和土壤肥力提升中发挥着不可替代的作用。根瘤菌主要与豆科植物共生,形成一种互利互惠的关系,是大自然中天然的“固氮工厂”。根瘤菌属于革兰氏阴性细菌,广存在于土壤中。它们能够侵染豆科植物的根部,形成特殊的结构——根瘤。在根瘤中,根瘤菌利用固氮酶将大气中的氮气转化为植物可吸收的氨态氮,为植物提供生长所需的氮素。这种固氮过程不仅提高了植物的氮素含量,还促进了植物的生长和发育,使植物更加茁壮。根瘤菌与植物的共生关系是一种典型的互利共生现象。植物为根瘤菌提供生存的场所和营养物质,如碳水化合物,而根瘤菌则通过固氮作用为植物提供氮素。这种共生关系不仅对植物有益,还对土壤肥力的提升起到了重要作用。根瘤菌固氮后产生的氮素,除了被植物吸收利用外,还会有一部分残留在土壤中,从而增加土壤的氮素含量,改善土壤结构,提高土壤肥力。在农业生产中,根瘤菌的应用具有重要的意义。通过接种根瘤菌,可以提高豆科作物的固氮效率,增加作物产量,减少化肥的使用量,降低农业生产成本,同时减少化肥对环境的污染。孟加拉马杜拉放线菌菌株