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。这种细菌的独特特性使其成为解决复杂环境和生物技术问题的有力候选者。灵芝
潘诺尼亚锁霉(Itersonilia pannonica)是一株担子菌门、锁霉属的低温丝状菌,原产中国,常见于草地、腐叶及冷藏蔬菜表面。菌丝白色至淡黄,扩展呈绒毯状,更适生长17℃,pH6,需氧,对盐浓度变化敏感,4℃保存即可。一、科研价值耐冷特性使其成为冷链食品研究的模式菌;与毡状金孢霉近缘,基因组含多种细胞壁降解酶基因,可用于低温酶筛选及担子菌系统发育分析。二、生物防治潜力培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌抑制圈达15–20 mm,并能分泌几丁质酶,分解线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,为开发低温生剂提供候选。三、低温酶应用菌株在10℃仍产较高活性纤维素酶和β-葡萄糖苷酶,可用于低温洗涤、纸浆漂白或冷链废弃物降解,节能20 %,降低高温处理成本。四、教学与质控生物危害四类,培养简易,国内多所高校将其列入“冷链微生物”教学实验,学生可通过梯度平板直观观察低温生长曲线,并用于冷藏食品监测的阳性对照。未来,借助合成生物学,把潘诺尼亚锁霉的冷活性酶基因导入工业酵母,有望构建“冷链-降解”一体化细胞工厂,为冷链物流、低温环保和绿色防控提供新工具。小小锁霉,用一把“冷钥匙”开启低温生物技术的广阔天地。法国蜜环菌这些功能对于理解和改善全球温室气体排放具有重要意义,也为制定环境保护策略提供了科学依据。

绿色绿芽菌(Blastochloris viridis)是一株绿色、能出芽的光合细菌,隶属α-变形菌纲芽生绿菌属。菌体圆形至卵圆,具极生鞭毛,可活跃游动;革兰氏阴性,无芽孢,不形成芽孢链,通过不对称出芽繁殖,是光合菌中少见的“芽殖型”。它的培养物呈橄榄绿至翠绿,源于细菌叶绿素b与类胡萝卜素的组合,吸收波段集中在700-900 nm近红外区,可在弱光或近红外环境中进行不产氧光合,为光能异养生长提供优势。更适生长温度30℃,pH 6.8-7.5,盐度0-6%,兼性微好氧,黑暗条件下也能缓慢呼吸增殖,适应淡水到河口多种生境。绿色绿芽菌的光合内膜为囊泡状,含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌类,G+C mol% 66-71,系统发育与红游动菌属更接近。其反应中心结构与电子传递链已被解析,是研究光能转化和人工光合器件的模型生物。应用方面,菌株ATCC 19567常用于教学与科研;因其能利用低级脂肪酸和多种有机酸,也被探索用于高浓度有机废水处理,可在光照厌氧反应器中同步去除COD并回收单细胞蛋白,为“光合-净水-资源”一体化提供新思路。随着合成生物学发展,绿色绿芽菌的细菌叶绿素b合成基因簇已被克隆,为构建近红外驱动细胞工厂奠定了遗传基础。
拟近缘鞘孢菌(Chalara pseudoaffinis)是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌,更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色,基质菌丝发达,可形成瓶梗式分生孢子器,产椭圆形分生孢子,需氧、耐低温,4 ℃仍可缓慢生长,适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面,该菌能分泌一系列细胞壁降解酶,可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素,促进有机质矿化,为水体微生物提供碳源 。初步试验表明,其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性,抑菌圈直径15–20 mm,同时可产生几丁质酶,破坏线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上,拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出,10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力,可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白,节能20 %并减少高温处理成本 。此外,其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”,高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验,安全等级为四类,操作简便 。整套反应在pH 7、30℃下效率更高,甲醇转化率可达理论值的92%,远高于化学催化。

施氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”,标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离,可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长,更适温度 55 ℃,芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活,是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙(DPA-Ca)结合低水分状态,配合小分子热休克蛋白,使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年,中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2(保藏号 CCTCC M2024167),鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸,将难溶磷酸钙转化为磷,盆栽玉米根际有效磷提高 42 %,籽粒镉含量下降 35 %,实现“增磷减镉”同步完成。在工业酶方向,施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃,在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节,节能 15 %;耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性,为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上,M2 菌株与秸秆堆肥复配,可使堆体 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d;作为功能性菌剂,每亩基施 200 g 菌粉,冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘖数增加 1.2 个,对后期倒伏有明显缓解作用。该菌的耐热密码在于:细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物,降低膜流动性。死谷芽孢杆菌
其独特的代谢能力使其在降解有机污染物方面表现出色,成为环境科学领域的研究热点。灵芝
死谷芽孢杆菌,名字听来荒凉,却是沙漠表层更耐命的“绿洲工匠”。它更初在美国死谷盐壳下被分离,能在55℃、盐浓度15%的“卤水”里悠然萌发,芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖,像给细胞穿陶瓷甲,紫外线、干燥、氧化齐攻亦难破。农业学家把它请进西北盐碱地,菌体复苏后分泌环脂肽,既松解板结土粒,又抢占根际生态位,抑制镰刀菌、丝核菌,使向日葵烂根率降四成;同时释放胞外多糖,裹住钠离子,降低植物盐分胁迫,亩产油脂提高一成。更妙的是,它能将难溶磷酸钙转化为有效磷,相当于自带“微肥”。科研团队用玉米浆发酵,把芽孢制成黑色粉剂,滴灌进新疆棉田,三年下来,土壤氯盐下降15%,棉花出苗率升两成,农药减施三成。如今,科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。小小死谷芽孢杆菌,用微观之躯唤醒沉睡的盐碱,为人类夺回被盐分侵占的耕地,让荒凉名不副实,让沃野重获新生。灵芝