解糖腸球菌(Enterococcus saccharolyticus)是一種革蘭陽(yáng)性、兼性厭氧的球菌,更早從英國(guó)稻草墊料中分離,模式菌株ATCC 43076被廣用于API及VITEK®系統(tǒng)的質(zhì)量控制。該菌因能發(fā)酵多種糖類產(chǎn)酸,故得名“解糖”,在分類學(xué)上與糞腸球菌、屎腸球菌并列,卻極少攜帶典型毒力基因,安全性較高。近年研究發(fā)現(xiàn),解糖腸球菌具有突出的益生潛力:它可在pH 2.5的胃酸和0.3%膽鹽中保持90%存活,并分泌乳酸、乙酸等短鏈脂肪酸,迅速降低腸道pH,抑制沙門氏菌、大腸桿菌等致病菌的定植。體外試驗(yàn)還顯示,該菌能黏附于Caco-2細(xì)胞單層,上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1與Occludin的表達(dá),增強(qiáng)腸屏障功能,減輕脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。在動(dòng)物應(yīng)用中,日糧添加10^7 CFU/g解糖腸球菌可顯著提高斷奶仔豬平均日增重8.7%,降低料重比6.3%,并減少腹瀉率一半;其代謝產(chǎn)物還能促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌增殖,使結(jié)腸丁酸濃度升高30%,改善絨毛高度與隱窩深度比。此外,該菌對(duì)萬(wàn)古霉素敏感,不含vanA/vanB耐藥操縱子,降低了基因橫向轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。綜上,解糖腸球菌憑借耐酸耐膽鹽、產(chǎn)酸抑菌、增強(qiáng)屏障及促生長(zhǎng)等多重功能,被視為替代抗生物質(zhì)的潛力菌株,未來(lái)在嬰幼兒食品、畜禽養(yǎng)殖及微生態(tài)制劑領(lǐng)域具有廣闊前景。浸麻類芽孢桿菌為天然纖維加工提供了一種綠色、高效且經(jīng)濟(jì)的方法。海黃桿菌
改良巴爾斯氏培養(yǎng)基基礎(chǔ)(不含硫酸亞鐵銨)是專為趨磁細(xì)菌Magnetospirillum gryphiswaldense等設(shè)計(jì)的高純度液體平臺(tái)。經(jīng)典巴爾斯配方中,硫酸亞鐵銨既作鐵源又兼還原劑,卻易氧化沉淀,導(dǎo)致批次差異大、磁小體晶型不均。改良版本徹底剔除該鹽,把鐵供給與氧化還原控制拆成兩步:基礎(chǔ)培養(yǎng)基只含乳酸鈉、琥珀酸鈉雙碳源,酵母粉0.05 %,K?HPO? 5 mmol,MgSO?、CaCl?及微量元素各1 mL L?1,pH 6.8±0.1,經(jīng)0.22 μm過(guò)濾除菌,保證無(wú)色透明、無(wú)沉淀,4 ℃可保存3個(gè)月。使用時(shí),先在基礎(chǔ)液中通N?/CO?(80:20)除氧,再按實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)由無(wú)菌厭氧瓶補(bǔ)加可溶Fe(Ⅲ)-檸檬酸或FeCl?溶液,終濃度10–100 μmol,鐵形態(tài)與劑量可精確到0.1 μmol,避免傳統(tǒng)配方一次性投鐵產(chǎn)生的氧化應(yīng)激。與此同時(shí),通過(guò)微氧發(fā)酵系統(tǒng)把溶解氧穩(wěn)定在0.5 %空氣飽和度,氧化還原電位降至–50 mV,磁小體合成效率提升2.4倍,Cmag值達(dá)1.2以上,而細(xì)胞干重仍保持2 g L?1。改良基礎(chǔ)還兼容同位素標(biāo)記與金屬摻雜:只需把??Fe-檸檬酸或CoCl?按1 at.%比例加入,即可制備高純度??Fe或Co摻雜磁小體,為M?ssbauer譜、磁熱療研究提供批次可重復(fù)的生物納米磁源。類干酪乳桿菌堅(jiān)韌亞種在工業(yè)領(lǐng)域,奇異水螺菌的產(chǎn)酶能力和代謝產(chǎn)物也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

嗜鹽鹽漬微菌(Halomonas sp.)是一類生活在海水、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“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。
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,可構(gòu)建“一菌多用”細(xì)胞工廠,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。強(qiáng)壯類芽孢桿菌是一種極具潛力的益生菌,廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

褐球固氮菌(Azotobacterchroococcum)是一種革蘭氏陰性的好氧自生固氮菌,廣存在于土壤中,因其獨(dú)特的固氮能力和對(duì)土壤肥力的貢獻(xiàn)而備受關(guān)注。這種細(xì)菌不僅在農(nóng)業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值,還在環(huán)境科學(xué)和微生物學(xué)研究中展現(xiàn)出獨(dú)特的地位。微生物特性褐球固氮菌是一種球形或近球形的細(xì)菌,直徑約為2-5微米。它具有多層莢膜,能夠保護(hù)細(xì)胞免受外界環(huán)境的影響。這種細(xì)菌是好氧菌,更適生長(zhǎng)溫度為25-30℃,更適pH值為7.0-7.5。其菌落呈圓形、光滑、濕潤(rùn),顏色為棕色或褐色,這是由于其細(xì)胞內(nèi)含有大量的類胡蘿卜素。固氮機(jī)制褐球固氮菌的固氮機(jī)制非常獨(dú)特。它能夠通過(guò)固氮酶將大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨,從而為植物提供可利用的氮源。固氮酶對(duì)氧非常敏感,而褐球固氮菌通過(guò)高呼吸速率和莢膜保護(hù)機(jī)制,能夠在有氧環(huán)境中進(jìn)行固氮作用。這種固氮能力使其在土壤中具有重要的生態(tài)功能,能夠提高土壤中的氮含量,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。農(nóng)業(yè)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,褐球固氮菌是一種重要的生物肥料。它能夠通過(guò)固氮作用增加土壤中的氮含量,減少對(duì)化學(xué)氮肥的依賴,從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,提高農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,皮爾瑞俄類芽孢桿菌展現(xiàn)出了明顯的生物防治潛力。類干酪乳桿菌堅(jiān)韌亞種
基因組G+C含量37%,攜帶多重外排泵與滲透調(diào)節(jié)基因,可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內(nèi)水平衡。海黃桿菌
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。海黃桿菌