一、背景
芽胞桿菌系一類能生成芽胞的革蘭陽性大桿菌。菌大，長約1.2～7μm，寬0.3～2.2μm，此類菌廣泛分布于自然界，尤其在污泥、腐物較多的土壤及下水道中更為多見。其中致病菌有破傷風桿菌、炭疽桿菌、產(chǎn)芽胞桿菌等；非致病菌有多粘桿菌、蠟樣桿菌、嗜熱脂肪桿菌等。芽胞桿菌對外界環(huán)境抵抗力強，致病菌多能引起嚴重疾病。
1996 年，van Waasbergen 等首次發(fā)現(xiàn)芽胞桿菌Bacillus sp. SG-1 的芽胞具漆酶樣(Laccase-like)活性，次年發(fā)現(xiàn)球形芽胞桿菌的芽胞具有漆酶樣活性，芽胞桿菌漆酶的研究由此展開。2001 年證實CotA 屬于漆酶蛋白，該蛋白由cotA 基因編碼(芽胞外衣蛋白)，大小約為65 kD。此后，在地衣芽胞桿菌(B.licheniformis)、Bacillus sp. HR03、短小芽胞桿菌(B. pumilus)、克勞氏芽胞桿菌(B. clausii)等菌中也發(fā)現(xiàn)了CotA 漆酶。
近年來， 科研工作者還發(fā)現(xiàn)死谷芽胞桿菌(B.vallismortis)、Bacillus sp. XJT-7、堅強芽胞桿菌(B.firmus)、解淀粉芽胞桿菌(B. amyloliquefaciens)萎縮芽胞桿菌(B. atrophaeus)等菌的芽胞也都具有漆酶活性，而Bacillus sp. HR03、Bacillus sp.ADR、Bacillus sp. FOR、蠟狀芽胞桿菌(B.cereus)、Bacillus sp. SHC1和特基拉芽胞桿菌B. tequilensis)等菌可產(chǎn)胞外漆酶，奧德賽芽胞桿菌(B. odysseyi)、B. subtilis WPI、Bacillus sp.UN2等菌可產(chǎn)胞內(nèi)漆酶。
此外，Bacillus sp.VUS、蘇云金芽胞桿菌(B. thuringiensis)、Bacillus sp. CS-1 以及Bacillus sp. CS-2等菌胞內(nèi)均能檢測到漆酶酶活，可產(chǎn)漆酶而未提及漆酶位置的有耐鹽芽胞桿菌(B. halodurans)和紡錘芽胞桿菌(B.fusiformis)。芽胞桿菌科于1895建立，模式屬為芽胞桿菌屬，該科51個屬481個種，以下以地衣芽孢桿菌進行介紹。
二、菌體活性
⒈益生保健作用
有些地衣芽胞桿菌對葡萄球菌、白色念球菌、酵母和大腸桿菌有抑制作用，特別是對某些腸道病原菌有拮抗作用，而對厭氧的有益菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌擬桿菌、消化性鏈球菌有促菌或共生作用，因此地衣芽胞桿菌已成功應用于醫(yī)藥中，如以活體菌株制成膠囊及口服液(如整腸生膠囊)，治療腸道疾病。
另外，研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌和地衣芽胞桿菌聯(lián)合的腸生態(tài)制劑與化療藥物同時使用，不僅對H22腹水癌細胞具有殺傷和促進凋亡作用，還可延長荷瘤小鼠生命周期，提高化療的效果，為臨床試驗奠定了基礎。
⒉在動植物上的抑菌活性作用
有些地衣芽胞桿菌對有害菌有明顯的抑制作用，可增強動、植物及人體的抗病力及免疫應答能力。因此，地衣芽胞桿菌被廣泛應用于飼料及生物農(nóng)業(yè)領域。在奶牛飼料中添加地衣芽胞桿菌制劑，具有增強奶牛抵抗熱應激的能力，可抑制有害菌生長，起到防病、抗病的作用。
研究表明，地衣芽胞桿菌對棉花枯萎病、黃萎病的病原菌有拮抗作用。地衣芽胞桿菌DNN6 對西瓜枯萎病、棉花枯萎病、玉米早疫病、瓜類枯萎病、蘋果粉紅病、番茄灰霉病、辣椒青枯病的病原菌和禾古鐮刀菌等有很強的抑制活性。因此，地衣芽胞桿菌在植物及采后水果病害防治方面具有較大應用潛力。
⒊固氮作用
從毛竹根際分離出固氮菌，初步鏡檢其為芽胞桿菌，進一步鑒定確定其主要為多粘芽胞桿菌和地衣芽胞桿菌，表明地衣芽胞桿菌可能具有與固氮作用相關的功能。
三、應用
地衣芽胞桿菌：地衣芽胞桿菌( Bacillus licheniformis) 屬厚壁菌門(Firmicutes) 芽胞桿菌科( Bacillaceae)，是一種常見的革蘭氏陽性( G + ) 細菌，廣泛分布在土壤、空氣和腐敗有機物上。細胞形態(tài)和排列呈桿狀、單生，長2.5 ～ 3.5 μm； 寬0.8～1.5 μm。產(chǎn)生近中生的橢圓狀芽胞，包囊稍膨大。細胞染色均勻，很少成鏈。無莢膜，無鞭毛，能運動。最佳生長環(huán)境為35 ± 1℃、pH 7.0 左右。
地衣芽胞桿菌具有耐熱、酶系豐富、產(chǎn)酶量高和安全等諸多優(yōu)良特性，被認為是較理想的工業(yè)生產(chǎn)菌株，主要用來生產(chǎn)淀粉酶及蛋白酶。近年國內(nèi)外對地衣芽胞桿菌的研究報道逐漸增多。研究表明，地衣芽胞桿菌能夠產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，包括多糖、蛋白質(zhì)、非肽類質(zhì)，和一些小分子活性物質(zhì)。
⒈多糖類物質(zhì)
地衣芽胞桿菌TS-01 是一種益生菌，在發(fā)酵過程中的主要代謝產(chǎn)物之一為多糖。地衣芽胞桿菌TS-01 生產(chǎn)的胞外多糖可清除胞內(nèi)DPPH 自由基，且多糖濃度越高作用越強，此外還對T 淋巴細胞和B 淋巴細胞轉(zhuǎn)化有增強作用。由于地衣芽胞桿菌TS-01 繁殖速度快，胞外多糖易與菌體分離，其應用前景非常樂觀。
⒉酶類活性物質(zhì)
地衣芽胞桿菌可產(chǎn)生豐富的胞外酶系，可以有效地降解各種大分子物質(zhì)。地衣芽胞桿菌突變菌株ZJUEL31410 所產(chǎn)生的彈性蛋白酶具有較強的耐酸性能和較好的溶酶活性。由于微生物易擴大培養(yǎng)，可以大規(guī)模生產(chǎn)，且成本低，設備利用率高，不受原料來源的限制，在生產(chǎn)過程中可以解決許多實際問題。
采用易錯聚合酶鏈反應( errorprone PCR) ，通過體外分子定向進化的方法優(yōu)化改進了地衣芽胞桿菌產(chǎn)生的α-淀粉酶( BLA) 的酸穩(wěn)定性，使其更適于應用到工業(yè)生產(chǎn)過程中，而且通過微生物的大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)還可以克服傳統(tǒng)提取對原料來源的依賴性。對于優(yōu)良的地衣芽胞桿菌菌株產(chǎn)生的α-淀粉酶的新功能及新特性還有待進一步探索，以進一步提高其工業(yè)應用價值。
⒊脂肽類生物表面活性劑
脂肽類生物表面活性劑具有抗病毒的作用，尤其對皰疹病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒的滅活效率更高，在醫(yī)藥行業(yè)應用廣泛。脂肽類生物表面活性劑還具降解有害農(nóng)藥的作用。研究表明地衣菌素是比枯草菌表面活性劑更有效的陽離子螯合劑，在土壤金屬污染治理及原油增采和輸送方面也具有開發(fā)應用前景。
⒋桿菌肽
桿菌肽又叫枯草菌肽，具有高效抗菌、不產(chǎn)生交叉耐藥性及抗藥性等優(yōu)點，在動物養(yǎng)殖業(yè)中常作為抗生素飼料添加劑。由地衣芽胞桿菌產(chǎn)生的桿菌肽類物質(zhì)，是一種短肽類新型廣譜抗生素，對許多G + 和G － 細菌如肺炎雙球菌、金黃色葡萄球菌、腦膜炎雙球菌及螺旋體都有較強的抑菌效果，因此，對其進行開發(fā)可為醫(yī)藥、生物飼料等領域提供更多選擇。
⒌小分子活性物質(zhì)
地衣芽胞桿菌除了產(chǎn)生多糖和酶等大分子之外，還可形成許多小分子次生代謝產(chǎn)物。
1）細胞分裂素：地衣芽胞桿菌能產(chǎn)生細胞分裂素。如利用地衣芽胞桿菌發(fā)酵生產(chǎn)細胞分裂素，并在黃瓜上進行了田間應用試驗，結果表明該物質(zhì)對黃瓜的產(chǎn)量和抗病性均有促進作用，為細胞分裂素的應用及地衣芽胞桿菌的功能研究奠定了基礎。
2）苯乙酸：地衣芽胞桿菌可以產(chǎn)生苯乙酸一類的抗菌物質(zhì)，具有抑制多種植物病原菌的功能。從發(fā)酵的大豆中分離到一株拮抗地衣芽胞桿菌B65-1，通過分離純化得到該菌株產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)，經(jīng)EI-MS 和NMR 分析確定為苯乙酸，研究發(fā)現(xiàn)其對酵母和多種細菌有拮抗作用。
3）生長調(diào)節(jié)類物質(zhì)：研究表明，地衣芽胞桿菌可產(chǎn)生玉米素、異戊烯基腺嘌呤和玉米素核苷，這些活性物質(zhì)可作為生長調(diào)節(jié)劑促進作物生長。神州漢邦生物技術有限公司2004 年公布了一項關于地衣芽胞桿菌生產(chǎn)玉米素、異戊烯基腺嘌呤和玉米素核苷的植物生長調(diào)節(jié)劑專利，進一步開發(fā)可應用于大田生產(chǎn)中。
4）特征風味化合物：微生物在生長代謝活動與發(fā)酵過程中，通過物理化學反應的相互作用可產(chǎn)生許多特殊的風味物質(zhì)，為釀造奠定了堅實的基礎。地衣芽胞桿菌也可形成風味物質(zhì)，在地衣芽胞桿菌的發(fā)酵液中檢測到乙偶姻、四甲基吡嗪和呋喃扭爾，是產(chǎn)醬香細菌發(fā)酵產(chǎn)生的特征性產(chǎn)物。