PS培養(yǎng)基(Peptococcus Broth),又名消化球菌肉湯,是專為厭氧革蘭陽(yáng)性球菌——消化球菌屬(Peptococcus)及消化鏈球菌(Peptostreptococcus)等嚴(yán)苛厭氧菌設(shè)計(jì)的富營(yíng)養(yǎng)液體培養(yǎng)基。關(guān)鍵配方含胰酪蛋白胨15 g、酵母粉5 g、葡萄糖5 g、L-半胱氨酸0.5 g、NaCl 5 g,補(bǔ)水至1 L,pH 7.2±0.1。L-半胱氨酸兼具還原與硫源,可瞬間降低氧化還原電位至-200 mV,無(wú)需額外預(yù)還原,即開(kāi)即用;葡萄糖提供可發(fā)酵碳源,使菌體在6 h內(nèi)進(jìn)入對(duì)數(shù)期,12 h活菌數(shù)可達(dá)10? CFU/mL,滿足快速擴(kuò)增需求。臨床檢驗(yàn)中,PS培養(yǎng)基常被用于厭氧菌血培養(yǎng)增菌:將5 mL靜脈血直接注入含PS的真空厭氧瓶,35℃靜置培養(yǎng)48 h,若瓶底出現(xiàn)絮狀沉淀、培養(yǎng)液混濁并伴酸臭,即提示可能存在消化球菌或厭氧鏈球菌沾染;結(jié)合MALDI-TOF質(zhì)譜,可在72 h內(nèi)完成種水平鑒定,比傳統(tǒng)厭氧平板法縮短2天。科研領(lǐng)域,PS肉湯亦是研究厭氧菌鐵代謝、短鏈脂肪酸產(chǎn)量的優(yōu)先平臺(tái):只需在基礎(chǔ)液中去除葡萄糖,換用可溶性淀粉或乳酸鈉,即可考察不同碳源對(duì)丁酸、己酸合成路徑的影響;若添加0.1 %血紅素,更能啟動(dòng)厭氧呼吸鏈,使細(xì)胞干重提升30%。質(zhì)量控制方面,PS培養(yǎng)基滅菌后應(yīng)呈淺黃色透明,若氧化變粉,需棄用。隨后,細(xì)菌釋放信號(hào),誘導(dǎo)根部細(xì)胞分裂,三天鼓出乳白根瘤,像給根系掛上微型氮肥廠。伊茲梅爾鹽紅菌
Bushnell-Haas瓊脂(Bushnell-Haas Agar,簡(jiǎn)稱BH瓊脂)是一種專為檢測(cè)環(huán)境微生物降解烴類能力而設(shè)計(jì)的合成培養(yǎng)基。其配方精簡(jiǎn)而精細(xì):以磷酸鉀緩沖對(duì)維持pH 7.0±0.2,硫酸銨提供氮源,氯化鈉、硫酸鎂與微量金屬鹽構(gòu)成基本離子環(huán)境,卻不含任何有機(jī)碳源。正這份“刻意為之的貧瘠”,使BH瓊脂成為篩選“吃油微生物”的黃金標(biāo)準(zhǔn)——只有當(dāng)培養(yǎng)皿中額外滴加柴油、石蠟或多環(huán)芳烴時(shí),能利用這些烴類作為碳與能源的細(xì)菌、酵母乃至菌才會(huì)長(zhǎng)出可見(jiàn)菌落,降解能力越強(qiáng),菌落周圍出現(xiàn)透明暈圈的速度越快、直徑越大。自1940年代問(wèn)世以來(lái),BH瓊脂被廣用于石油污染土壤、海洋表面膜及工業(yè)廢水的微生物資源普查。研究人員只需將樣品勻漿涂布于表面覆有薄層原油的BH平板,28℃培養(yǎng)3–7天,即可依據(jù)菌落形態(tài)與暈圈初步分離高效降解株;再結(jié)合GC-MS測(cè)定殘余烴量,可在兩周內(nèi)完成從篩選到定量評(píng)價(jià)的完整流程。近年來(lái),隨著極端環(huán)境研究升溫,BH配方被靈活調(diào)整:添加3% NaCl可分離耐海鹽烴降解菌;降低pH至4.5、補(bǔ)充Cu2?則用于勘查酸性礦山廢水中的耐重金屬菌。大腸埃希氏菌大腸桿菌在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,強(qiáng)壯類芽孢桿菌能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng),增強(qiáng)植物對(duì)病害的抵抗力。

花園芽孢桿菌(Bacillus horti)更早從花園腐殖土中分離,因而得名。菌落奶白、邊緣整齊,桿狀細(xì)胞具周生鞭毛,能形成橢圓芽孢,耐堿、耐鹽、耐干燥,在pH 6–9、15–45℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)良好,是典型“環(huán)境通吃型”根際益生菌。一、防病降毒花園芽孢桿菌能分泌表面活性素、fengycin等環(huán)脂肽,破壞病原膜結(jié)構(gòu),對(duì)立枯絲核菌、番茄青枯拉爾氏菌抑菌帶寬達(dá)26mm;同時(shí)產(chǎn)生芳基酰胺酶,降莠定、甲磺隆等堿性除草劑,土壤殘留量7d內(nèi)下降60%,為連作障礙田“”。二、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25mg/L,溶磷3.2mg/L,并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇,誘導(dǎo)黃瓜、生菜根系增30%,葉綠素提高2SPAD單位;大棚試驗(yàn)顯示,畝施200g菌粉可使番茄Vc增加12%,糖酸比更協(xié)調(diào),貨架期延長(zhǎng)4d。三、工業(yè)酶潛力其耐堿纖維素酶更適pH9、50℃,在洗衣液中仍保持80%活性,可替代化學(xué)去漬劑;低溫淀粉酶10℃下活力保留70%,為寒區(qū)洗碗粉節(jié)約能耗20%。四、未來(lái)展望借助合成生物學(xué),將花園芽孢桿菌的降毒、促生、耐冷模塊植入枯草底盤,可構(gòu)建“一菌多效”工程菌,用于堿要害田、寒地蔬菜基地及城市綠化基質(zhì),讓花園芽孢桿菌從“花園”走向更廣闊的大地。
維涅蘭德固氮菌(Azotobacter vinelandii)是一種革蘭氏陰性的好氧自生固氮菌,屬于固氮菌科。這種細(xì)菌以其獨(dú)特的固氮能力和氧保護(hù)機(jī)制,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和環(huán)境科學(xué)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。微生物特性維涅蘭德固氮菌是一種多形態(tài)桿狀細(xì)菌,直徑約2-4微米。它具有高呼吸速率,能夠通過(guò)快速消耗氧氣來(lái)保護(hù)對(duì)氧敏感的固氮酶。此外,該菌還能形成厚壁的孢囊,以抵抗干旱等逆境。其固氮酶復(fù)合體由鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成,每固定1分子氮?dú)庑柘?0-30分子ATP。固氮機(jī)制維涅蘭德固氮菌的固氮機(jī)制包括呼吸保護(hù)、構(gòu)象保護(hù)和莢膜屏障。呼吸保護(hù)通過(guò)高代謝率快速消耗細(xì)胞內(nèi)氧氣;構(gòu)象保護(hù)則通過(guò)固氮酶與伴侶蛋白結(jié)合減少氧損傷;莢膜屏障則通過(guò)分泌多糖限制氧擴(kuò)散。這種獨(dú)特的氧保護(hù)機(jī)制使其能夠在有氧環(huán)境下進(jìn)行固氮作用,這在固氮菌中較為罕見(jiàn)。生態(tài)作用在生態(tài)系統(tǒng)中,維涅蘭德固氮菌通過(guò)固氮作用增加土壤氮含量,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。它與植物根系(如小麥、玉米)松散聯(lián)合,分泌生長(zhǎng)(如IAA),間接促進(jìn)植物發(fā)育。這種固氮菌廣分布于土壤、植物根際等微環(huán)境中,是自然界中重要的游離氮固定生物。應(yīng)用價(jià)值維涅蘭德固氮菌在農(nóng)業(yè)中作為生物肥料,可減少化學(xué)氮肥的使用,提升可持續(xù)農(nóng)業(yè)。在科研領(lǐng)域,奇異水螺菌常被用作研究微生物生態(tài)、基因調(diào)控和代謝途徑的模型生物。

特基拉芽孢桿菌(Bacillus tequilensis)是芽孢桿菌屬中一顆快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被發(fā)現(xiàn),它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的廢水中保持活性,芽孢能休眠十年不死,被視作“極端環(huán)境基因庫(kù)”。其抗逆機(jī)制由“吸附-代謝-固定”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成:ArsR-arsB-arsC操縱子把As3?氧化為低毒As??并泵出胞外;組氨酸富集蛋白Teq可吸附Au3?、Cd2?,吸附量達(dá)50mg/g,使湖南砷污染稻田兩年可溶砷下降45%,稻米增產(chǎn)15%,籽粒砷低于國(guó)標(biāo)一半。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,特基拉芽孢桿菌表現(xiàn)出廣譜抑菌與促生雙重功效。菌株M408F10-3F8對(duì)12種病原菌和卵菌有強(qiáng)拮抗作用,黃瓜枯萎盆栽防效58%,與多菌靈相當(dāng),同時(shí)分泌IAA促生;菌株2-2a對(duì)大豆炭疽、黑斑、灰斑等葉部病害及根腐、立枯等土傳病害兼具防效,且定殖速度快;菌株20Q9B-2-14對(duì)馬鈴薯軟腐病菌抑制明顯,為生防制劑添新選項(xiàng)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,菌株ZSGD5與Bt-CO通過(guò)“異養(yǎng)硝化-好氧反硝化”低耗氧途徑,把氨氮、亞硝酸鹽迅速轉(zhuǎn)為氮?dú)庖莩觯?℃仍保持活性,可使斑節(jié)蝦、花白鰱池塘氨氮下降60%,換水量減少三成??莶菅挎邨U菌芽孢形成:特定環(huán)境觸發(fā),芽孢外衣構(gòu)建,休眠體抗逆強(qiáng),遇適宜再萌發(fā)??莅邤M盤多毛孢
這種細(xì)菌的代謝能力多樣,能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件,使其成為研究細(xì)菌適應(yīng)性和進(jìn)化機(jī)制的理想對(duì)象。伊茲梅爾鹽紅菌
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。伊茲梅爾鹽紅菌