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。随后,细菌释放信号,诱导根部细胞分裂,三天鼓出乳白根瘤,像给根系挂上微型氮肥厂。雷蘑青腿子
甲基营养型芽孢杆菌是土壤里的“碳链炼金师”。它以甲醇、甲胺等一碳化合物为主食,却能把这些常被忽视的小分子变成高值产物。菌体在含甲醇的培养基中迅速萌发,分泌甲醇脱氢酶,将有毒的甲醇先氧化为甲醛,再经RuMP循环固定为果糖-6-磷酸,既获得能量,又合成自身所需碳骨架。整套反应在pH 7、30℃下效率比较高,甲醇转化率可达理论值的92%,远高于化学催化。更难得的是,它同时是一株“生物兵工厂”。在利用甲醇的同时,甲基营养型芽孢杆菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽,对黄瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌带宽达25-30毫米;其挥发性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可诱导植物系统抗性,使棉花黄萎病指下降40%。田间试验表明,每亩用200克菌粉滴灌,玉米根际甲醇天然浓度降低60%,植株叶绿素提高1.5个SPAD单位,产量增加8%,且农药使用量减少三成。工业端,科研团队把聚-γ-谷氨酸合成酶基因导入甲基营养型芽孢杆菌,使其在消耗甲醇的同时产出高黏度γ-PGA,可作为保水剂、絮凝剂或医用敷料;5吨罐分批发酵,γ-PGA产量达25 g/L,成本比传统谷氨酸发酵低20%。此外,其芽孢可耐沸水煮15分钟、紫外照射两小时,喷雾干燥存活率超过90%,为大规模制剂化提供了便利。雷蘑青腿子产气肠杆菌为两端钝圆、能运动、无芽孢的革兰氏阴性杆菌,常见于小肠下部的温血生物 。

包姜氏液体培养基基础(BGA Broth Base)是为培养姜苗根茎共生促生菌而设计的富氮液体培养基,由包头师范学院与姜科作物团队共同优化,故得“包姜”之名。其配方以酪蛋白胨与大豆木瓜酶消化物提供与缓释氨基酸,酵母粉补充B族维生素和微量元素,可溶性淀粉作碳源,既避免葡萄糖过量产酸,又模拟根茎分泌物成分;特别添加0.3% K₂HPO₄与0.2% MgSO₄,缓冲能力强,可中和菌体代谢酸,维持pH 6.8–7.0,满足假单胞菌、芽孢杆菌及稀有放线菌的同步增殖。实际应用中,1 L培养基接种5 mL姜块研磨液,28℃、160 r/min振荡培养24 h,菌浓即可达2×10⁹ CFU/mL,菌液呈淡棕、微粘,带新鲜生姜清香;继续补糖发酵可产胞外多糖1.2 g/L,对番茄、辣椒具明显促根活性。若需固体分离,补加1.2%琼脂即得BGA平板,可直观观察菌落形态:有效菌株多呈乳白、边缘波状,48 h后在365 nm紫外下可见蓝绿色荧光,与16S rDNA序列联用,可在72 h内完成“功能—种属”双重鉴定。质量控制上,BGA培养基需用去离子水配制,高压灭菌后若出现轻微沉淀,为镁—磷复合物,50℃水浴摇匀即可;储存过程若液体变黄,提示淀粉水解过度,应废弃。
PS培养基(Peptococcus Broth),又名消化球菌肉汤,是专为厌氧革兰阳性球菌——消化球菌属(Peptococcus)及消化链球菌(Peptostreptococcus)等严苛厌氧菌设计的富营养液体培养基。关键配方含胰酪蛋白胨15 g、酵母粉5 g、葡萄糖5 g、L-半胱氨酸0.5 g、NaCl 5 g,补水至1 L,pH 7.2±0.1。L-半胱氨酸兼具还原与硫源,可瞬间降低氧化还原电位至-200 mV,无需额外预还原,即开即用;葡萄糖提供可发酵碳源,使菌体在6 h内进入对数期,12 h活菌数可达10⁹ CFU/mL,满足快速扩增需求。临床检验中,PS培养基常被用于厌氧菌血培养增菌:将5 mL静脉血直接注入含PS的真空厌氧瓶,35℃静置培养48 h,若瓶底出现絮状沉淀、培养液混浊并伴酸臭,即提示可能存在消化球菌或厌氧链球菌沾染;结合MALDI-TOF质谱,可在72 h内完成种水平鉴定,比传统厌氧平板法缩短2天。科研领域,PS肉汤亦是研究厌氧菌铁代谢、短链脂肪酸产量的优先平台:只需在基础液中去除葡萄糖,换用可溶性淀粉或乳酸钠,即可考察不同碳源对丁酸、己酸合成路径的影响;若添加0.1 %血红素,更能启动厌氧呼吸链,使细胞干重提升30%。质量控制方面,PS培养基灭菌后应呈浅黄色透明,若氧化变粉,需弃用。在农业领域,强壮类芽孢杆菌能够促进植物生长,增强植物对病害的抵抗力。

克氏芽孢杆菌(Bacillus kochii)是芽孢杆菌属的新成员,2006年由德国科学家从高温堆肥中分离,命名致敬现代微生物学奠基人罗伯特·科赫。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度45–55 ℃,pH 6.5–8.5,兼具“嗜热+解磷+拮抗”三重技能,是土壤微生态研究的热点菌种。一、解磷促生菌株TP-6分泌葡萄糖酸、乳酸和磷酸酶,可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg·kg⁻¹,盆栽玉米根际有效磷提高42 %,植株干重增加30 %;同时产IAA 18 mg·L⁻¹,诱导侧根数量增35 %,吸钾量提20 %,实现“氮磷钾”三要素同步活化。二、生物防治克氏芽孢杆菌产生kochii环脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎抑菌带宽达26 mm;温室试验显示,亩用200 g菌粉滴灌,黄瓜枯萎病指下降45 %,农药用量减少三分之一,果实Vc含量提高10 %。三、工业酶潜力其耐热碱性淀粉酶更适温度65 ℃、pH 9,在纺织退浆中可省略碱中和步骤,节能15 %;耐热蛋白酶在50 ℃、pH 10下对血渍去污力提升25 %,已列入无磷洗涤剂助剂。四、环境修复与秸秆复配堆肥,24 h堆温升至65 ℃,纤维素降解率提高30 %,堆肥周期缩短7 d;菌体还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达50 mg·g⁻¹与35 mg·g⁻¹,为矿区复垦提供低成本方案。小小耐热芽孢芽孢杆菌,用极端环境下的生存智慧,为人类工业、农业和环保打开一扇“高温之门”。松果链霉菌
鼠乳杆菌通过与肠道免疫系统相互作用,展现出强大的免疫调节功能细胞的活性促进免疫球蛋白的分泌。雷蘑青腿子
深褐芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)是芽孢杆菌属的“暗色特种兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蜡光,革兰氏阳性,杆状细胞可形成椭圆芽孢,耐干燥、耐紫外、耐碱,更适30–37 ℃,pH 6–9,广分布于土壤、海洋沉积物和植物根际。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽与几丁质酶,对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯抑菌带宽达26 mm;温室试验亩施200 g菌粉,黄瓜枯萎病指下降45 %,农药用量减少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢杆菌产IAA 20 mg·L⁻¹,溶磷3.2 mg·L⁻¹,并产挥发性2,3-丁二醇,诱导玉米侧根增30 %,吸钾量提22 %;干旱胁迫下,小麦叶片相对含水量提高8 %,产量增10 %。三、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性,已用于无磷洗涤剂,血渍去污力提升30 %;耐热淀粉酶90 ℃半衰期2 h,为纺织退浆省去中和环节,节能15 %。四、抗辐射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸钙,对紫外、γ射线具有极强抵抗力,被ESA选为“火星模拟灭菌”指示菌,用于检测航天器表面消毒效果。未来,借助合成生物学,把深褐芽孢杆菌的抑菌、产酶、抗辐射模块植入枯草底盘,可构建“一菌多用”细胞工厂,为绿色农业、清洁洗涤和太空灭菌提供可持续的微生物钥匙。雷蘑青腿子