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。科学家把Cry基因导入棉花、水稻,培育的Bt作物毕生自带抗虫盾,减少农药喷洒七成以上 。无花果拟盘多毛孢
堀越氏芽孢杆菌(Bacillus horikoshii)是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌,也是国际公认的模式菌株(ATCC 700161)[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃,在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢,被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(mnh、nhaC)和碳酸酐酶,可将胞内多余Na⁺排出,并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻,维持胞内pH稳态;细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸,增强膜稳定性,为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10,90 ℃半衰期>2 h,已用于淀粉糖化“一步法”,可省略传统工艺中的中和环节,节能15 %;耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍,低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能:在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下,仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹,同时胞外多糖吸附Cd²⁺,使水稻籽粒镉含量下降35 %,产量提高18 %。

乳酸铁营养琼脂(Lactose Iron Nutrient Agar)是一种兼具选择性、鉴别性与营养性的复合培养基,常用于食品、水质及临床标本中革兰阴性肠道菌的快速分离与初步鉴定。其关键原理在于“双指示”设计:乳糖作为可发酵碳源,与铁盐共同构成判别系统——能发酵乳糖的菌株产酸,使酚红指示剂由红变黄;若同时产气,则可在培养基内形成气泡或裂缝。而铁离子的加入,让具备硫化氢(H₂S)生成酶的细菌(如某些变形杆菌、沙门氏菌)将硫代硫酸钠还原,与Fe²⁺结合生成黑色FeS沉淀,菌落中心呈现特征性黑心,实现“一眼辨菌”。配方上,乳酸铁营养琼脂在营养琼脂基础上添加1%乳糖、0.02%硫代硫酸钠与0.02%柠檬酸铁铵,pH调至7.4±0.2,既保证肠杆菌科的基本营养需求,又通过高糖与铁盐抑制部分非目标菌的过度生长。倾注平板后呈淡红色半透明,若室温存放出现泛黄,说明培养基已酸化,需弃用。接种时,多采用分区划线,35℃培养18–24小时即可读取结果:乳糖发酵阳性菌(如大肠埃希菌)形成黄色、边缘整齐的大菌落;乳糖阴性菌(如志贺菌)则保持红色;若菌落中心发黑,则提示H₂S阳性,需进一步做血清学或质谱确认。
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。如今生物公司把菌液封装成铝箔袋,春耕拌种即可,比化肥便宜三成,比粪肥干净百倍。

改良磁螺菌生长培养基(Modified Magnetospirillum Growth Medium, mMGM)是在经典MSGM配方基础上,通过碳源、铁源与还原系统的精细微调,实现 Magnetospirillum 属菌株高密度生长与磁小体高产的“两步法”培养基。其设计思路遵循“先增殖、后成磁”:预培养阶段采用低铁(2 µM Fe³⁺)的琥珀酸钠-乳酸盐双碳源体系,缓冲盐浓度降至 5 mM K₂HPO₄,并加入 0.5 g L⁻¹ 抗坏血酸维持 Eh +50 mV,既满足菌体快速分裂,又避免铁过载抑制;待 OD₅₆₅ 达 0.2 时,通过一次性脉冲补加 100 µM 酸化 FeCl₃ 及 0.2 g L⁻¹ 硫代乙醇酸钠,瞬间制造微氧-还原界面,触发磁小体合成通路,磁响应系数(Cmag)可在 12 h 内由 0.2 升至 1.0,磁小体产量提高 4 倍,达 45 mg L⁻¹,而细胞干重仍保持 2.1 g L⁻¹,实现“量质齐升”。配方细节兼顾磁铁矿晶型完美度:钙离子控制在 0.5 mM,既稳定细胞膜,又避免碳酸钙共沉淀包裹磁小体;钴掺杂实验表明,在改良培养基中添加 1 µM Co²⁺ 可在晶体中引入 1.2 at.% 的 Co,矫顽力由 12 mT 提升至 22 mT,为后续制备硬磁纳米材料提供生物源头。土地鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis terrae)是一种具有重要环境修复潜力的微生物。无柄灵芝
同时释放挥发性 2,3-丁二醇,启动植物 ISR 信号,使叶片过氧化物酶活性提高 1.8 倍,达到“未病先防”。无花果拟盘多毛孢
无机磷细菌培养基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是专门用于筛选、计数和验证具有“溶磷”功能微生物的合成培养基。其关键思路是“以难溶磷为磷源”:配方中不添加任何有机磷或磷,而用磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕、磷灰石或磷酸铝等难溶性无机磷酸盐作为磷源;同时提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸铵或硝酸钠作氮源,并辅以镁、钾、硫、微量元素和缓冲系统,pH 通常调至 6.8–7.2。只有能分泌有机酸、质子、酶类(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能将不溶性磷转化为可溶的 PO₄³⁻,供自身利用并在培养基上生长。培养基灭菌后呈乳白浑浊,倾注平板后表面略带沉淀。接种土壤稀释液或根际样品,28 ℃培养 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周围会出现 2–10 mm 的透明晕圈——这是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三钙所致,晕圈直径与溶磷能力呈正相关。若需定量,可挑取晕圈明显的单菌落,接入液体无机磷培养基,振荡培养 7 天,用钼锑抗比色法测定上清液中有效磷含量,计算溶磷率(mg P·L⁻¹)与菌体生物量的比值,即可比较不同菌株的溶磷效率。无花果拟盘多毛孢