德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一,1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动,专性发酵葡萄糖产乳酸,更适生长温度42~45℃,可在pH 3.5的酸环境中存活,耐高温却畏冷,4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb,代谢途径精简,却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统,使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸,抑制菌。工业上,它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种,与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2,形成细腻凝乳与特征性乙醛风味;同时分泌胞外多糖,赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现,其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮,诱导IL-10分泌,缓解小鼠结肠炎;热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号,增强肠道IgA应答,兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起,德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”,可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素,为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。耐热芽孢芽孢杆菌是微生物世界的“高温铁人”。新疆盐坑微菌
长赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus macroides)是2013年从鲤肠道中分离的新成员,因细胞呈长杆、链状排列而得名。它能在1/2LB培养基上形成浅褐色、光滑、直径约1mm的菌落,革兰氏阳性,具周生鞭毛,可产卵圆形芽孢,耐pH6–9、盐0–6%,更适温度35–37℃,对干旱、高温和胆汁盐均有良好适应力。其“本领”在于三酶合一:吲哚乙酸(IAA)分泌量达18mg/L,可刺激小麦根长增加35%;ACC脱氨酶活性降低植物乙烯水平,缓解盐胁迫;铁载体与蛋白酶协同,可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌,抑菌带宽22–28mm。山东大棚试验显示,用长赖氨酸芽孢杆菌菌液灌根,番茄根结线虫侵染率下降42%,果实Vc含量提高12%,产量增8.3%。工业端,菌株ZJB-17009的酯酶对N-苯乙酰-DL-氨基酸水解选择性达99%,已被用于绿色合成L-氨基酸;另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯,使基酒主体香提高30%,为“增香菌”提供新选择。未来,借助合成生物学,长赖氨酸芽孢杆菌有望被植入耐盐、产聚-γ-谷氨酸模块,成为盐碱地“一菌多效”的先锋,让贫瘠土地也飘出丰收香。地衣芽胞杆菌ATCC 12759温室示踪显示,一亩接种的春豌豆可少施18公斤尿素,籽粒蛋白却增3.6%,相当于多收两袋奶粉。

耐盐魏斯氏菌(Weissella spp.)是一类革兰氏阳性、兼性厌氧的乳酸菌,广存在于酱油、泡菜、奶酪等高盐发酵食品中。该菌属成员如融合魏斯氏菌(W. confusa)、食窦魏斯氏菌(W. cibaria)和类肠膜魏斯氏菌(W. paramesenteroides)均表现出优异的耐盐性能,能在18% NaCl的高盐环境中保持活性,其中W. paramesenteroides的耐盐性和低温生长能力尤为突出,成为酱醪发酵中的优势菌种。耐盐魏斯氏菌不仅能适应高渗透压环境,还能通过合成胞外多糖(EPS)、有机酸和细菌素等代谢产物,赋予发酵食品独特的风味和质地。例如,W. confusa的EPS产量可达3.34 g/L,明显改善产品的乳化性和口感;W. cibaria在泡菜发酵前期可迅速提升乳酸和乙酸含量,增强产品醇香风味。此外,部分菌株还具备抑菌、抗氧化和降胆固醇等益生特性,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病原菌有抑制作用,并能降解甘油三酯和胆固醇,展现出开发为功能性益生菌的潜力。综上所述,耐盐魏斯氏菌凭借其高盐适应性、代谢多样性和益生功能,在传统发酵食品和现代功能性食品开发中均具有广阔的应用前景。
BM液体培养基,全名Basal Mineral Liquid Medium,是微生物学界公认的“极简配方”。它只提供生命必需的矿物元素:K₂HPO₄ 1.0 g、KH₂PO₄ 1.0 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、CaCl₂·2H₂O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g,加蒸馏水至1 L,pH 6.5±0.1,无碳、无氮、无有机微量元素,因此也被称为“空白画布”。研究者可根据目标菌的代谢特点,精确添加单一碳源(如葡萄糖、苯甲酸、甲烷)、氮源(如NH₄Cl、NO₃⁻或尿素)及特定金属,实现代谢通路、降解基因或耐受机制的单变量研究。BM的高纯度与低背景使其成为环境微生物分离的优先。取河水或土壤浸提液,经0.22 μm过滤除菌后,取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶,再投加目标污染物(如50 mg L⁻¹多环芳烃),28℃、150 r/min培养7天,即可富集到以该污染物为碳能源的降解菌群。继代3次后,稀释涂布于含BM的固体平板,菌落纯化率可达90%以上,极大减少杂菌干扰。此外,BM培养基在合成生物学中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定浓度的¹³C-葡萄糖或¹⁵N-NH₄Cl,实现全菌体同位素标记,为蛋白质组、代谢流分析提供干净背景;也可通过缺铁、缺锌的BM,研究金属调控蛋白的功能。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”。

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。小小威氏芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。抑制暗棕色杆菌
科学家正给它植入耐旱、耐盐基因,让它在西北旱地也能结瘤。新疆盐坑微菌
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。新疆盐坑微菌