异常嗜冷芽孢杆菌(Bacillus psychrodurans)是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖,更适生长温度只15 ℃,比较高不超过30 ℃;芽孢可耐受-20 ℃反复冻融,是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸,冷休克蛋白Csp持续表达,使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性,为“零度工厂”提供分子基础。在农业端,菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹,4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %,返青期提前5天,分蘖数提高一成,相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面,它的耐冷蛋白酶已在洗涤剂中试用,10 ℃洗衣去污力提升30 %,节能20 %;低温淀粉酶可将糖化温度由60 ℃降至35 ℃,为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %,为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案;与冰藻共培养时,还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹,让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来,借助合成生物学,把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘,有望实现“零加热”生物制造,让微生物在冰水里也能为人类催化高值反应。这种特性不仅使其在工业生产中具有优势,还为它在食品和医药领域的应用提供了便利。基利恩帚枝霉
纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)是土壤里的“多面小钢炮”。菌体直杆、常成链排列,革兰氏阳性,周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,耐干燥、耐酸碱,正面黄色、湿润小菌落,易挑取,是实验室常见模式菌株。一、绿色防控菌株CGMCC No.28950对南方根结线虫防效突出,盆栽试验虫口密度降70 %;同步产蛋白酶、几丁质酶,破坏虫卵壁,为蔬菜连作障碍提供化学杀线剂的替代方案。二、促生提质该菌溶磷量达277 mg kg⁻¹,解钾能力明显,可分泌IAA,使玉米、番茄根系增30 %,吸磷量提棚试验每亩滴灌200 g菌粉,番茄Vc含量提高12 %,糖酸比更协调,货架期延长5天。三、环境修复贵州大学团队利用菌株GZU-Lys01转化煤矸石中难溶磷钾为植物可吸收养分,制备微生物肥料;还能矿化固定垃圾焚烧底灰和尾矿中的Cd、Pb,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。四、工业酶潜力该菌产果胶酶活性高,可在25 ℃、pH 8条件下水解果胶,为果汁澄清、麻类脱胶提供低温酶源;耐碱蛋白酶已在洗涤剂中试用,10 ℃下去污力提升30 %,节能20 %。氧化节杆菌浸麻类芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌,它在麻类植物纤维加工中发挥着独特的作用。

拟圆孢线黑粉菌(Filobasidium globisporum)隶属担子菌门、线黑粉目,是一类以冻干粉形式保存、生物危害四类的非模式菌,却在低温酶学与绿色技术领域展现巨大潜力。一、分类与培养特性菌株为乳白色、湿润的酵母状菌落,更适培养温度20℃,可在4–10℃长期冷藏存活2–25年;YPM培养基(甘露醇20g/L、酵母提取物、蛋白胨)即可满足生长,液体培养需避免长时间静置以保持活性。二、低温酶工厂在20℃条件下,该菌分泌高活性纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木质素降解酶,10℃时仍保留70%以上酶活,适合冷链废弃物处理、低温洗涤和纸浆漂白,可节省蒸汽能耗约20%。三、代谢产物多样发酵液中可检测抗生物质、色素及胞外多糖,对革兰氏阳性细菌具有明显抑制圈;其胞外多糖乳化力强,已作为天然增稠剂用于食品与化妆品小样试制。四、环境修复潜力菌丝体对苯酚、重金属Cd²⁺、Pb²⁺表现出吸附-降解双重作用,5d内可将50mg/L苯酚降至5mg/L以下,吸附铅量达45mg/g,为低温含酚废水、重金属污染水体提供生物修复候选。五、科研与安全作为四类危害微生物,操作只需BSL-1基础实验室;冻干粉复苏快、ITS序列清晰,是研究担子菌低温酶调控、孢子长期保存及冷链机制的理想模式菌。
克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)是芽孢杆菌属中的“耐碱”,1915年由意大利克劳氏从碱性土壤中分离,菌体杆状、周生鞭毛,可在 pH 8–10.5、盐 0–12 % 的条件下旺盛生长,芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min,是研究极端碱适应的模式菌之一。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白(nhaC、mnh)与碳酸酐酶,可将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态;细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,为高温高碱酶的高效表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性,已用于无磷洗涤剂,血渍、奶渍去污力提升 30 %;耐碱淀粉酶更适 pH 9、90 ℃,可在纺织退浆中省略中和步骤,节能 15 %;耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。三、农业与环境菌株 SIN 可产 IAA 15 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.6 mg·L⁻¹,使玉米根系增 28 %,吸磷量提 18 %;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 6 d。耐碱特性使其在 pH 9 的苏打盐碱土中仍能定殖,水稻产量增加 10 %。作为植物病原菌,野油菜黄单胞菌对多种常用抗生物质具有耐药性,这给医学方面带来了挑战。

嗜盐盐渍微菌(Halomonas sp.)是一类生活在海水、盐湖、盐碱土壤等高盐环境中的革兰氏阴性杆菌,更适 NaCl 浓度 3 %,但可在 1 %–25 % 盐度范围内存活,堪称“轻-中嗜盐标兵”。菌落乳白色、边缘整齐,短杆状细胞具单极鞭毛,能形成胞外多糖,既吸附 Na⁺ 缓解渗透胁迫,又便于自身在固体表面形成生物膜。其耐盐策略采用“相容溶质”模式:细胞内大量积累四氢嘧啶(ectoine)和脯氨酸,不干扰酶活;膜脂含磺化糖蛋白 S 层,负电荷屏蔽高阳离子,维持膜结构稳定。因此,在盐度突变、重金属并存时仍能快速繁殖。环境工程上,Halomonas sp. 是“高盐脱氮王”。新疆盐湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下对氨氮、硝态氮、亚硝态氮去除率分别达 100 %、94 % 和 74 %,氮素主要通过同化作用进入菌体,污泥产量低,为高盐废水生物净化提供了高效菌种资源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 盐度下降解苯酚,68 h 去除率 > 90 %,为含盐含酚工业废水处理带来新思路。农业方面,Halomonas 能溶解钾长石、释放钾,并分泌 IAA 促进作物根系在盐碱地生长;与藻共生时,还可利用微藻释放的甘油作碳源,实现“菌-藻”联合修复高盐盐碱土。其分泌的耐有机溶剂蛋白酶、褐藻胶裂解酶在洗涤、纺织及海藻转化中展现高活性,为生物制造提供新工具。南极血杆菌
对白绢、根腐、灰霉的抑制率超七成;同时诱导植物开启系统抗性,番茄未染病就先“武装”叶片。基利恩帚枝霉
MB培养基基础(Marine Broth Base)是一种专为海洋细菌设计的富营养液体培养基,由蛋白胨、酵母粉及多种无机盐组成,pH 7.2–7.6,渗透压与海水相当。配方中氯化钠浓度约2–3%,并补充镁、钾、钙等海水中主要离子,可瞬时启动依赖高盐环境的嗜盐菌与耐盐菌,缩短延滞期。实验室常规做法是将培养基干粉溶解于蒸馏水后,补加陈海水或人工海盐,即可恢复接近自然海水的离子谱,使挑剔的海洋放线菌、弧菌、假单胞菌等迅速进入对数生长,用于后续分离、保藏或活性物质筛选。由于海洋微生物常产色素、抗生物质及胞外多糖,MB培养基的高营养特性可充分展现这些次级代谢潜能:弧菌在28℃、180 r/min振荡培养12小时,菌浓即可达10⁹ CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus则分泌墨蓝色素,使整瓶培养液变为靛蓝,成为天然色素研究的理想起点。若需固体培养,只需补加1.5%琼脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉积物悬液,28℃培养2–3天,挑取形态各异的单菌落进行16S rDNA鉴定,流程简洁高效。在质量控制方面,MB培养基需用人工海水或陈海水配制,切忌直接使用自来水,以免钙镁离子不足或氯残留抑制菌体;灭菌后若出现沉淀,多为镁盐析出,可50℃水浴复溶,不影响使用。