球芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)是芽孢杆菌属里的“圆球”,因细胞呈规整杆状、芽孢却近球形而得名。它广分布于土壤、淡水及蚊幼虫孳生水体,对碱性环境(pH 9–10)和高温(50 ℃)具有良好耐受性,是兼具环境治理与生物防治双重价值的稀有菌种。一、杀蚊利器球芽孢杆菌更被称道的是其对蚊幼虫的专一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步产生二元素蛋白(BinA/BinB),被库蚊、按蚊幼虫摄食后,素在中肠结合受体,造成离子失衡、麻痹死亡,24 h致死率可达95 %以上,而对鱼类、哺乳动物几乎无害。WHO已将其列入“全球媒介生物防治推荐菌剂”,并制成可湿性粉剂或缓释颗粒,用于登革热、疟疾高发区的蚊媒控制,年撒施面积逾千万公顷。二、环境修复球芽孢杆菌还能分泌碱性蛋白酶和脂肪酶,在pH 10、45 ℃条件下仍保持80 %活性,可用于高碱含油废水处理。实验表明,向炼油废水中投加10⁷ CFU mL⁻¹菌液,7天COD去除率提升30 %,污泥量减少25 %,为高盐高碱工业废水提供低成本生物强化方案。三、农业应用菌株IAB-109对番茄青枯、辣椒疫霉具明显拮抗作用,抑菌带宽20 mm;同时产IAA 15 mg L⁻¹,盆栽玉米根长增28 %,产量提10 %。变异居白蚁菌在工业领域,解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在生物合成方面。

特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)是芽孢杆菌属中一颗快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被发现,它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的废水中保持活性,芽孢能休眠十年不死,被视作“极端环境基因库”。其抗逆机制由“吸附-代谢-固定”三级网络组成:ArsR-arsB-arsC操纵子把As³⁺氧化为低毒As⁵⁺并泵出胞外;组氨酸富集蛋白Teq可吸附Au³⁺、Cd²⁺,吸附量达50mg/g,使湖南砷污染稻田两年可溶砷下降45%,稻米增产15%,籽粒砷低于国标一半。在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。菌株M408F10-3F8对12种病原菌和卵菌有强拮抗作用,黄瓜枯萎盆栽防效58%,与多菌灵相当,同时分泌IAA促生;菌株2-2a对大豆炭疽、黑斑、灰斑等叶部病害及根腐、立枯等土传病害兼具防效,且定殖速度快;菌株20Q9B-2-14对马铃薯软腐病菌抑制明显,为生防制剂添新选项。在水产养殖中,菌株ZSGD5与Bt-CO通过“异养硝化-好氧反硝化”低耗氧途径,把氨氮、亚硝酸盐迅速转为氮气逸出,5℃仍保持活性,可使斑节虾、花白鲢池塘氨氮下降60%,换水量减少三成。
包姜氏液体培养基基础(BGA Broth Base)是为培养姜苗根茎共生促生菌而设计的富氮液体培养基,由包头师范学院与姜科作物团队共同优化,故得“包姜”之名。其配方以酪蛋白胨与大豆木瓜酶消化物提供与缓释氨基酸,酵母粉补充B族维生素和微量元素,可溶性淀粉作碳源,既避免葡萄糖过量产酸,又模拟根茎分泌物成分;特别添加0.3% K₂HPO₄与0.2% MgSO₄,缓冲能力强,可中和菌体代谢酸,维持pH 6.8–7.0,满足假单胞菌、芽孢杆菌及稀有放线菌的同步增殖。实际应用中,1 L培养基接种5 mL姜块研磨液,28℃、160 r/min振荡培养24 h,菌浓即可达2×10⁹ CFU/mL,菌液呈淡棕、微粘,带新鲜生姜清香;继续补糖发酵可产胞外多糖1.2 g/L,对番茄、辣椒具明显促根活性。若需固体分离,补加1.2%琼脂即得BGA平板,可直观观察菌落形态:有效菌株多呈乳白、边缘波状,48 h后在365 nm紫外下可见蓝绿色荧光,与16S rDNA序列联用,可在72 h内完成“功能—种属”双重鉴定。质量控制上,BGA培养基需用去离子水配制,高压灭菌后若出现轻微沉淀,为镁—磷复合物,50℃水浴摇匀即可;储存过程若液体变黄,提示淀粉水解过度,应废弃。随着对解蛋白奇异球菌研究的不断深入,其在生物技术、环境修复和医学领域的应用潜力将被进一步挖掘。

黏琼脂芽孢杆菌是2007年在深海沉积物里被“捞”出的新成员,因菌落能拉出长长琼脂糖丝,得了“黏琼脂”的绰号。它生活在低温、高压、寡营养的海底,靠分泌特殊β-琼脂糖酶,把坚硬的海藻碎片分解成单糖,再经乙酰-CoA途径合成能量,既填饱自己,也为周围菌群打开“粮仓”,成为深海碳循环的隐形枢纽。实验室更看重的是它的“冷酶工厂”。其琼脂糖酶更适温度只25℃,在4℃仍保持60%活性,比陆源同类酶省电一半;若把粗酶液直接喷到石花菜浆里,40分钟就能让胶体黏度降80%,滤出的寡糖可作益生元、化妆品保湿剂,甚至用于微胶囊壁材。更妙的是,菌体在贫氮环境会自发形成厚壁芽孢,可耐55℃、紫外照射两小时,喷雾干燥存活率仍超90%,给工业化降低了冷链与包被成本。国内团队已把黏琼脂芽孢杆菌制成灰粉末,用于即食凉粉、果冻的低温脱胶,使生产周期从12小时缩到3小时,耗水减少四成;残渣富含寡糖,可作饲料添加剂,提高仔猪日增重5%。未来,科学家计划把耐冷酶基因转进枯草芽孢杆菌,让“冷酶”在常温海洋里就地降解漂浮海藻,为蓝碳保护再添一把微生物钥匙。小小黏琼脂芽孢杆菌,用一缕黏丝,把千米深海的秘密缝进人类绿色的产业链。在科研领域,奇异水螺菌常被用作研究微生物生态、基因调控和代谢途径的模型生物。耐碱海洋杆形菌
小小威氏芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。地生鳞伞
德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一,1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动,专性发酵葡萄糖产乳酸,更适生长温度42~45℃,可在pH 3.5的酸环境中存活,耐高温却畏冷,4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb,代谢途径精简,却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统,使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸,抑制菌。工业上,它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种,与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2,形成细腻凝乳与特征性乙醛风味;同时分泌胞外多糖,赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现,其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮,诱导IL-10分泌,缓解小鼠结肠炎;热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号,增强肠道IgA应答,兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起,德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”,可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素,为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。地生鳞伞