蟑螂埃希氏菌并非真“埃希氏菌”,而是2017年从美洲大蠊肠道里分离出的新种,学名Blattabacterium,却与大肠杆菌同门,于是被昵称为“蟑螂埃希氏菌”。它住在宿主脂肪体细胞内,像随军粮仓,把蟑螂吃剩的尿素、尿酸重新拆成氨,再掺进糖酵解中间物,合成10种必需氨基酸,回赠宿主。没有它,蟑螂只能在高蛋白环境里长大;有了它,哪怕啃纸、啃胶水也能活得肥硕。科学家算过,一只雌蠊若缺菌,若虫期延长一倍,产卵量掉七成。更有趣的是,菌体随卵壳传代,百万年来与蟑螂共谱“垂直家谱”,演化出精简的600kb基因组,几乎丢掉所有外壁合成基因,把防御任务全交给宿主,自己专职“氮回收”。如今,实验室尝试用抗生物质“断菌”,结果蟑螂像泄了气的皮球,说明菌是害虫活力的隐形引擎。小小蟑螂埃希氏菌,用显微镜下的齿轮,托住人类更讨厌昆虫的顽强生命,也为绿色控蟑提供新靶点:若能阻断菌给氮,或许能让厨房少一点深夜惊叫。科学家们正在探索其在废水处理、污染物降解和能源生产中的潜在应用。Citreicella aestuarii
沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时,它像普通杆菌分裂繁殖;一旦遇干旱、高温或高盐,便迅速缩成圆芽孢,外壁裹满吡啶二羧酸,耐热八十度、耐旱十年,只等雨露归来。植保学家爱把它当“生物卫兵”:芽孢萌发后分泌脂肽、几丁质酶,可撕破病原菌壁,使灰霉、枯萎菌无法入侵番茄、黄瓜;同时激发植物系统抗性,让叶片自己升“警备”。温室试验显示,育苗土中每克添百万芽孢,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能将有机磷长链分解成植物可吸收的正磷酸盐,相当于给土壤配了“微肥”。如今,生物公司以糖蜜发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、灌根皆宜,保质期两年,运输不必冷链。科学家还在其基因组里插入耐盐基因,让它在西北盐碱地也能萌发,为弃荒滩涂夺回粮田。小小沙福芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。仓鼠乳杆菌罗伊赫海源菌的菌落呈圆形,淡黄色半透明,表面光滑偏湿润,边缘规则,无晕环,中间微凸,直径约1mm 。

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 %。
长赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus macroides)是2013年从鲤肠道中分离的新成员,因细胞呈长杆、链状排列而得名。它能在1/2LB培养基上形成浅褐色、光滑、直径约1mm的菌落,革兰氏阳性,具周生鞭毛,可产卵圆形芽孢,耐pH6–9、盐0–6%,更适温度35–37℃,对干旱、高温和胆汁盐均有良好适应力。其“本领”在于三酶合一:吲哚乙酸(IAA)分泌量达18mg/L,可刺激小麦根长增加35%;ACC脱氨酶活性降低植物乙烯水平,缓解盐胁迫;铁载体与蛋白酶协同,可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌,抑菌带宽22–28mm。山东大棚试验显示,用长赖氨酸芽孢杆菌菌液灌根,番茄根结线虫侵染率下降42%,果实Vc含量提高12%,产量增8.3%。工业端,菌株ZJB-17009的酯酶对N-苯乙酰-DL-氨基酸水解选择性达99%,已被用于绿色合成L-氨基酸;另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯,使基酒主体香提高30%,为“增香菌”提供新选择。未来,借助合成生物学,长赖氨酸芽孢杆菌有望被植入耐盐、产聚-γ-谷氨酸模块,成为盐碱地“一菌多效”的先锋,让贫瘠土地也飘出丰收香。瘤内菌变膨体,固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃,日夜输送给宿主,自己只留一口碳糖。

牛奶类芽孢杆菌(Paenibacillus lactis)更早从原料奶和干酪凝块中被分离,因而得名。它呈短杆状,革兰氏阳性,具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,更适30–37℃、pH 6–7,耐干燥、耐冷链,是乳品环境中常见的“温和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖,在酸奶发酵中与 Streptococcus thermophilus 协同,可提升黏度、减少乳清析出,延长货架期7天;同时产细菌素 Lactocin 2401,对单增李斯特菌抑菌带宽达22mm,为原奶生物保鲜提供天然“护栏”。二、肠道健康牛奶类芽孢杆菌耐胃酸、耐胆盐,能形成芽孢穿越胃肠道,在结肠萌发后分泌果聚糖酶,降解膳食多糖产生丁酸,降低pH,抑制沙门氏菌定植;小鼠试验显示,日灌胃10⁸ CFU,血清IgA提高35 %,腹泻率下降60 %,已列入欧盟QPS清单,安全等级高。三、工业酶潜力其低温普鲁兰酶在10℃仍保持70 %活性,可用于乳清寡糖制备;耐碱脂肪酶更适pH 9、40℃,在CIP管道清洗中分解乳脂肪,节能15 %,减少化学碱用量。四、农业应用将菌株NZ1制成活菌数10⁸ CFU mL⁻¹的“乳菌肥”,滴灌奶牛场周边青贮玉米,土壤有机质提高12 %,产奶净能增加8 %,实现种养循环。昼夜输送给花生,亩产蛋白因此提升三成,农户少施20公斤尿素,却多收一筐饱满果仁。日本慢生根瘤菌大豆慢生根瘤菌
生物脱胶过程更加温和,不会对纤维造成损伤,从而提高了纤维的质量和强度。Citreicella aestuarii
嗜碳芽孢杆菌(Bacillus carboniphilus)是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度 45–50 ℃,pH 7.0–8.5,可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长,因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因,48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹,转化率 > 90 %,为浓醪发酵提供廉价糖源;与酵母共培养,乙醇产量提 12 %,蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶,使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性;芽孢耐 80 ℃ 30 min,便于浓糖液灭菌后直投,缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹,玉米盆栽根长增 28 %,吸磷量提 22 %;与秸秆复配堆肥,堆温 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d,杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃,已用于淀粉糖化“一步法”,节省中和酸 20 %;木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性,用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。Citreicella aestuarii