沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时,它像普通杆菌分裂繁殖;一旦遇干旱、高温或高盐,便迅速缩成圆芽孢,外壁裹满吡啶二羧酸,耐热八十度、耐旱十年,只等雨露归来。植保学家爱把它当“生物卫兵”:芽孢萌发后分泌脂肽、几丁质酶,可撕破病原菌壁,使灰霉、枯萎菌无法入侵番茄、黄瓜;同时激发植物系统抗性,让叶片自己升“警备”。温室试验显示,育苗土中每克添百万芽孢,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能将有机磷长链分解成植物可吸收的正磷酸盐,相当于给土壤配了“微肥”。如今,生物公司以糖蜜发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、灌根皆宜,保质期两年,运输不必冷链。科学家还在其基因组里插入耐盐基因,让它在西北盐碱地也能萌发,为弃荒滩涂夺回粮田。小小沙福芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。菌株20Q9B-2-14对马铃薯软腐病菌抑制明显,为生防制剂添新选项。间型腐霉
施氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”,标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离,可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长,更适温度 55 ℃,芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活,是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙(DPA-Ca)结合低水分状态,配合小分子热休克蛋白,使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年,中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2(保藏号 CCTCC M2024167),鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸,将难溶磷酸钙转化为磷,盆栽玉米根际有效磷提高 42 %,籽粒镉含量下降 35 %,实现“增磷减镉”同步完成。在工业酶方向,施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃,在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节,节能 15 %;耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性,为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上,M2 菌株与秸秆堆肥复配,可使堆体 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d;作为功能性菌剂,每亩基施 200 g 菌粉,冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘖数增加 1.2 个,对后期倒伏有明显缓解作用。损蘑菇紫色杆菌这种细菌的蛋白质降解能力较强,能够分解复杂的蛋白质结构,这在生物技术应用中具有潜在用途。

细胞壁缺陷型细菌培养基(L-型细菌培养基)是一种为支持细胞壁缺失或缺陷型细菌(如L-型细菌)生长而设计的高渗、低毒、富营养的培养基。这类细菌因缺乏完整的细胞壁,不能耐受常规培养基的渗透压,因此必须在培养基中加入高浓度的渗透稳定剂,如蔗糖(10–15%)、NaCl(2–5%)或甘露醇,以维持细胞膜的稳定性,防止细胞破裂。L-型细菌通常由某些抗生物质(如青霉素、头孢类)诱导产生,也可在某些慢性沾染或免疫抑制状态下自然出现。由于其生长缓慢、形态多变、常规培养难以检出,因此需要的培养基进行分离与培养。细胞壁缺陷型细菌培养基通常以脑心浸液(BHI)或蛋白胨酵母膏为基础,提供丰富的氨基酸、维生素和其他生长因子,促进L-型细菌的复苏与增殖。部分配方还会加入马血清或人血清(5–10%),以提供胆固醇和脂质,进一步增强膜的稳定性。该培养基可用于临床标本(如尿液、血液、关节液)中L-型细菌的分离,尤其适用于慢性、反复沾染但常规培养阴性的病例。接种后通常在35–37℃、5% CO₂条件下培养3–7天,L-型细菌可形成“油煎蛋”样菌落,即致密、边缘扩散的微小菌落,需用倒置显微镜观察确认。
侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂,直径不过微米,却能把天空搬上餐桌。当春雨浸润,休眠的它随水流游向豆科稚嫩的根毛,像机敏的牧羊犬识别前列声啼哭。双方以化学密语互通:根分泌类黄酮,菌回赠Nod因子,根毛收到暗号立刻蜷曲内陷,把菌请进“客厅”,并发出指令让皮层细胞分裂,几天便鼓出粉白瘤状“育婴室”。瘤内氧气被植物合成的血红蛋白调到恰好,菌体也变形为膨大“类菌体”,固氮酶开始运转,把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃,再经谷氨酰胺合成酶转化为氨基酸,沿维管束昼夜输送给宿主,自己只留一口碳糖作为“房租”。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;收获后根瘤脱落,矿化释氮,后茬玉米吸氮量提15%,土壤硝态淋失降四成,地下水不再喊“又咸又绿”。在西南山区,农民把菌剂与草木灰拌种,坡地扁豆亩产翻半,省钱买化肥,村里小学因此添了图书角。更妙的是,菌渣富含多糖,能把沙粒粘成团粒,三年后板结田的孔隙度增加一成,蚯蚓回归,雨后不再硬如砖。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。新疆糖单孢菌在液体培养时通常不形成菌醭,营养细胞多为双倍体,也有多倍体。有性生殖时产生子囊孢子 。

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。其芽孢可抗紫外、耐干燥,货架期长达24个月,为商品化奠定基础。盐渍喜盐芽孢杆菌
霍氏肠杆菌可以通过接触传播和空气传播,污染的医疗器械和医务人员的手是重要的传播媒介。间型腐霉
黏琼脂芽孢杆菌是2007年在深海沉积物里被“捞”出的新成员,因菌落能拉出长长琼脂糖丝,得了“黏琼脂”的绰号。它生活在低温、高压、寡营养的海底,靠分泌特殊β-琼脂糖酶,把坚硬的海藻碎片分解成单糖,再经乙酰-CoA途径合成能量,既填饱自己,也为周围菌群打开“粮仓”,成为深海碳循环的隐形枢纽。实验室更看重的是它的“冷酶工厂”。其琼脂糖酶更适温度只25℃,在4℃仍保持60%活性,比陆源同类酶省电一半;若把粗酶液直接喷到石花菜浆里,40分钟就能让胶体黏度降80%,滤出的寡糖可作益生元、化妆品保湿剂,甚至用于微胶囊壁材。更妙的是,菌体在贫氮环境会自发形成厚壁芽孢,可耐55℃、紫外照射两小时,喷雾干燥存活率仍超90%,给工业化降低了冷链与包被成本。国内团队已把黏琼脂芽孢杆菌制成灰粉末,用于即食凉粉、果冻的低温脱胶,使生产周期从12小时缩到3小时,耗水减少四成;残渣富含寡糖,可作饲料添加剂,提高仔猪日增重5%。未来,科学家计划把耐冷酶基因转进枯草芽孢杆菌,让“冷酶”在常温海洋里就地降解漂浮海藻,为蓝碳保护再添一把微生物钥匙。小小黏琼脂芽孢杆菌,用一缕黏丝,把千米深海的秘密缝进人类绿色的产业链。间型腐霉