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。拟诺卡氏菌属的微生物在多种环境中分布广,尤其是在土壤环境,尤其是天然高盐碱土样生境中较为常见 。阿根廷红曲霉
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。首尔链霉菌这些酶可以分解麻类植物中的果胶、半纤维素和木质素,从而将纤维从植物组织中分离出来。

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 %。
拟近缘鞘孢菌(Chalara pseudoaffinis)是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌,更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色,基质菌丝发达,可形成瓶梗式分生孢子器,产椭圆形分生孢子,需氧、耐低温,4 ℃仍可缓慢生长,适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面,该菌能分泌一系列细胞壁降解酶,可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素,促进有机质矿化,为水体微生物提供碳源 。初步试验表明,其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性,抑菌圈直径15–20 mm,同时可产生几丁质酶,破坏线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上,拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出,10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力,可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白,节能20 %并减少高温处理成本 。此外,其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”,高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验,安全等级为四类,操作简便 。菌毛(Fim)是牙龈卟啉单胞菌的重要致病因子之一,对宿主细胞的黏附发挥着重要作用。

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。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。图拉尔青霉
在农业领域,皮尔瑞俄类芽孢杆菌展现出了明显的生物防治潜力。阿根廷红曲霉
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。阿根廷红曲霉