挪威毕赤酵母

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌家族里的“极地居民”。它可在−2 ℃缓慢生长，更适温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃，却能在南极冻土、深海沉积物中形成椭圆芽孢，耐−20 ℃冷冻和反复冻融，被视作研究低温适应的模式菌之一。其“耐寒密码”有三重：细胞膜富含支链和短链脂肪酸，保持流动性；冷休克蛋白Csp与RNA伴侣协同，防止核酸二级结构冻结；兼产低温活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，为冬季生物过程提供催化可能。在农业上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物“穿”上生物羽绒服。工业端，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 ℃，为冬季酒精发酵省蒸汽、减碳排。环境修复方面，菌株ANT-1在−5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管泄漏提供原位生物修复方案。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产菌，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价值反应。小小嗜冷芽孢杆菌，用极端低温下的生存智慧，把寒冷转化为绿色科技的新动能。组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。挪威毕赤酵母

枯草芽孢杆菌斯氏亚种（Bacillus subtilis subsp. spizizenii）是“枯草家族”里的轻骑兵，菌体纤细，却藏着一套“攻防兼备”的微生物 toolkit。1930 年代被 Spizizen 从沙漠尘土中分离，因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低湿度的热旱边际快速萌发，芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸钙层，可耐 90 ℃热水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm² 仍存活，为制剂长途运输省下冷链成本。复苏后，斯氏亚种先分泌高活性 surfactin、fengycin 与 bacillomycin D，三脂肽协同击穿病原菌膜，对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯的抑菌带宽达 28–32 mm；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”。田间试验中，每亩用 100 g 斯氏亚种可湿粉拌种，玉米出苗率提升 12%，后期纹枯病指降 46%，产量增 8.3%；若与滴灌同施，可使连作草莓根际尖孢镰刀菌数量下降 70%，果实可溶性糖提高 1.2 度，货架期延长 3 天。更妙的是，它能合成耐碱 α-淀粉酶与β-葡聚糖酶，在 pH 9.5、温度 50 ℃ 条件下仍保持 80% 酶活，用于青贮饲料可提前 2 天完成乳酸发酵，降低干物质损耗 3%。目前，工厂采用糖蜜—豆粕深部好氧发酵，48 h 芽孢量可达 5×10¹⁰ CFU/mL，喷雾干燥后存活率 > 95%，制成黑衣粉剂，保质期 24 个月。胶冻样类芽孢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。

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。

玉米乳杆菌（Lactobacillus zeae）是乳杆菌属中一颗“低调却高效”的新星，更早从传统发酵玉米浆中分离得名。菌体细长、无芽孢、不运动，兼性厌氧，更适温度35～40℃，可在pH 3.8的酸环境中存活，耐胆盐0.3%，但对氧敏感，需借助玉米基质中的还原力维持活性。基因组只2.0 Mb，却携带完整的磷酸酮醇酶与双歧途径，能同步发酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖，产乳酸量可达18 g/L，同时分泌少量乙酸和乙醇，赋予发酵液清爽微酸的风味。在工业应用上，玉米乳杆菌是“玉米黄金”的关键酿造者。将其与酿酒酵母共培养，可将玉米浆在24小时内酸化至pH 3.9，抑制杂菌，提升原料利用率12%；其胞外多糖还能增加饮料黏度，减少增稠剂添加。动物试验显示，日粮添加10⁷ CFU/g玉米乳杆菌，可使断奶仔猪平均日增重提高9.3%，腹泻率下降42%，并通过上调紧密连接蛋白Claudin-1，增强空肠屏障功能。更引人注目的是，该菌能合成玉米黄素（zeaxanthin）前体，为功能性食品提供天然护眼成分。随着非乳基益生菌需求激增，玉米乳杆菌凭借“源自玉米、用于玉米”的闭环优势，正成为植物发酵饮品的下一代关键菌株。昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。

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。③分泌蛋白酶与脂肽，抑制番茄青枯、辣椒疫霉，病指下降四成。挪威毕赤酵母

菌体还可吸附Au³⁺、Cd²⁺，吸附量分别达50mg/g与35mg/g，为矿区重金属修复提供低成本方案。挪威毕赤酵母

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体，内藏δ-内；当鳞翅目幼虫咬食叶片，晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮，几分钟内停止取食，芽孢乘虚进入血腔，引发败血症，害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂，可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下，且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。因其安全无残留，我国年产量已达3.5万吨，覆盖333万公顷农田，成为用量比较大的微生物杀虫剂 。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 。从茶园到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用显微镜下的臂膀，为人类守住绿色丰收与清洁水源 。挪威毕赤酵母