一、概述
巨大芽孢桿菌(Baeillusmegatherium)屬于芽孢桿菌屬，是一種好氧產(chǎn)芽孢的革蘭氏陽性細(xì)菌，菌體直徑大于1.0μm，俗稱“大芽孢”菌，是一種有益的土壤細(xì)菌，具有對環(huán)境友好、對糧食作物安全、對人畜無害等優(yōu)點(diǎn)而受到了人們的普遍關(guān)注和深入研究。自1935年蘇聯(lián)學(xué)者蒙基娜從土壤中分離了一株具有解磷作用的巨大芽孢桿菌并投人生產(chǎn)開始，對巨大芽孢桿菌應(yīng)用的研究已有相當(dāng)長的一段時(shí)間。
二、解磷作用
陳凱等研究了巨大芽孢桿菌P1的解磷效果，巨大芽孢桿菌P1在蛋黃培養(yǎng)基上溶磷圈明顯，具有解有機(jī)磷的作用。張維娜等研究了巨大芽孢桿菌JD-2的溶磷效果，發(fā)現(xiàn)JD-2具有較強(qiáng)降解有機(jī)磷、無機(jī)磷的能力，發(fā)酵液接人土壤后，能達(dá)到比較好的解磷效果。研究解磷機(jī)理發(fā)現(xiàn)解磷作用是由菌株生長過程中的代謝產(chǎn)物決定的，代謝產(chǎn)物包括有機(jī)酸、質(zhì)子和多糖等，其中有機(jī)酸通過羥基和羧基對不溶性磷酸鹽進(jìn)行螯合使其溶解，質(zhì)子通過降低周圍的pH來溶解不溶性磷酸鹽，多糖通過與有機(jī)酸的協(xié)同效應(yīng)來推動(dòng)不溶性磷酸鹽的溶解。
巨大芽孢桿菌可以提高作物的產(chǎn)量。柳艷艷等研究了不同濃度的巨大芽孢桿菌BM002微生物菌劑對油菜的促生作用，0.1g／kg濃度對提高油菜產(chǎn)量和促進(jìn)根系生產(chǎn)有顯著作用。?；燮嫉葟男←湼H分離了固氮菌、解磷菌和解鉀菌并研究了相互問的作用，解磷菌能促進(jìn)固氮菌和解鉀菌的生長繁殖，3種菌混合使用可促進(jìn)小麥的生長發(fā)育并提高產(chǎn)量。
三、應(yīng)用
芽孢桿菌是植物病害生物防治的主要生防細(xì)菌，在生長發(fā)育過程中產(chǎn)生拮抗性或競爭性的代謝產(chǎn)物，可抑制病原菌生長或殺死病原菌。最常用的生防芽孢桿菌主要有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌。
近年來關(guān)于巨大芽孢桿菌生防作用的研究較多，秦健研究了巨大芽孢桿菌B196的抑菌作用，巨大芽孢桿菌B196可以抑制水稻紋枯病菌、水稻細(xì)菌性條斑病菌、水稻白葉枯病、番茄青枯病菌、煙草赤星病菌、煙草灰霉病菌、玉米白絹病菌和西瓜枯萎病菌等病原菌的生長?？浊嘌芯苛撕Ｑ缶薮笱挎邨U菌抑制黃曲霉的生長，并能抑制在花生上黃曲霉毒素的生物合成，其機(jī)理為通過競爭性生長和產(chǎn)生某種次級代謝產(chǎn)物，抑制黃曲霉的生長和黃曲霉毒素合成基因的表達(dá)。巨大芽孢桿菌的生防作用應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中，可以減少農(nóng)藥的使用，降低農(nóng)資成本，并可以間接地降低農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留，具有非常重要的意義。
目前對巨大芽孢桿菌的研究逐漸從傳統(tǒng)的菌種篩選、發(fā)酵條件優(yōu)化和生理生化功能到特殊功能的研究，如巨大芽孢桿菌具有水體凈化的作用。關(guān)于巨大芽孢桿菌的水體凈化的研究主要集中在對水體有機(jī)物與磷的降解、修復(fù)水體富營養(yǎng)化以及在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用。王琳等采用投菌法對富營養(yǎng)化景觀水體的試驗(yàn)研究，巨大芽孢桿菌對富營養(yǎng)化水體中的總氮(TN)、總磷(TP)和CODcr均有一定的去除效果。侯穎等從養(yǎng)魚池水中分離篩選到一株具有氨氮降解作用的巨大芽孢桿菌，菌株在24h內(nèi)的氨氮降解率>95％，并具有硝酸還原和亞硝酸還原能力，可作為益生菌應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，有望決養(yǎng)殖水體中的氨氮污染問題。利用巨大芽孢桿菌凈化水體，可以避免利用化學(xué)制劑引起的二次污染問題，且成本較低，具有非常重要的意義。
與傳統(tǒng)的大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)相比，巨大芽孢桿菌體積是大腸桿菌的100倍以上，巨大芽孢桿菌不產(chǎn)內(nèi)毒素且蛋白分泌能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大腸桿菌；與其他芽孢桿菌表達(dá)系統(tǒng)相比，巨大芽孢桿菌不產(chǎn)生堿性蛋白酶，表達(dá)的外源蛋白不會(huì)被降解，且重組質(zhì)粒在巨大芽孢桿菌中能穩(wěn)定存在，不易丟失閻，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)和學(xué)術(shù)研究。巨大芽孢桿菌具有表達(dá)率高、遺傳穩(wěn)定、產(chǎn)物可分泌和發(fā)酵工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)。另外，巨大芽孢桿菌的細(xì)胞壁只含有肽聚糖和磷壁質(zhì)，成分簡單，在分泌的蛋白質(zhì)產(chǎn)品中不會(huì)混雜有內(nèi)毒素，且蛋白跨越細(xì)胞膜后，直接或加工后分泌到培養(yǎng)基中以活性結(jié)構(gòu)存在而不發(fā)生聚集，不需要再對蛋白質(zhì)進(jìn)行復(fù)性，因此巨大芽孢桿菌適用于工業(yè)大規(guī)模的蛋白質(zhì)生產(chǎn)。
巨大芽孢桿菌是革蘭氏陽性細(xì)菌，其轉(zhuǎn)化方法與革蘭氏陰性細(xì)菌不同。一般有原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化法和電擊轉(zhuǎn)化法。巨大芽孢桿菌的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化法是由PEG-6000介導(dǎo)的。巨大芽孢桿菌在溶菌酶的作用下轉(zhuǎn)化為原生質(zhì)體，構(gòu)建好的攜帶外源基因的質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)巨大芽孢桿菌中，原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化法比較復(fù)雜。電擊轉(zhuǎn)化法簡單快速且轉(zhuǎn)化效率高，可有效地將DNA轉(zhuǎn)入巨大芽孢桿菌中，是巨大芽孢桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法。
巨大芽孢桿菌除了具有解磷作用、生物防治作用、水體凈化作用、和表達(dá)外源蛋白作用外，還有一些作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。劉露等篩選并鑒定了一株巨大芽孢桿菌2-2具有降解泡葉藻的作用，巨大芽孢桿菌2-2同時(shí)具有海藻膠裂解酶、蛋白酶和纖維素酶活性，將構(gòu)成海藻的大分子物質(zhì)降解成小分子、水溶性的物質(zhì)，最大限度完整地保留了海藻中的生物活性物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，有望取代傳統(tǒng)的物理法和化學(xué)法，采用生物法進(jìn)行海藻降解。