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。科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。蠕形青霉
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。囊状疣瓶孢这种革兰氏阴性、严格好氧的杆状细菌,泛分布于土壤和水体中。

克氏芽孢杆菌(Bacillus kochii)是芽孢杆菌属的新成员,2006年由德国科学家从高温堆肥中分离,命名致敬现代微生物学奠基人罗伯特·科赫。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度45–55 ℃,pH 6.5–8.5,兼具“嗜热+解磷+拮抗”三重技能,是土壤微生态研究的热点菌种。一、解磷促生菌株TP-6分泌葡萄糖酸、乳酸和磷酸酶,可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg·kg⁻¹,盆栽玉米根际有效磷提高42 %,植株干重增加30 %;同时产IAA 18 mg·L⁻¹,诱导侧根数量增35 %,吸钾量提20 %,实现“氮磷钾”三要素同步活化。二、生物防治克氏芽孢杆菌产生kochii环脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎抑菌带宽达26 mm;温室试验显示,亩用200 g菌粉滴灌,黄瓜枯萎病指下降45 %,农药用量减少三分之一,果实Vc含量提高10 %。三、工业酶潜力其耐热碱性淀粉酶更适温度65 ℃、pH 9,在纺织退浆中可省略碱中和步骤,节能15 %;耐热蛋白酶在50 ℃、pH 10下对血渍去污力提升25 %,已列入无磷洗涤剂助剂。四、环境修复与秸秆复配堆肥,24 h堆温升至65 ℃,纤维素降解率提高30 %,堆肥周期缩短7 d;菌体还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,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。
史氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)是芽孢杆菌属中嗜热分支的,标准菌株 JCM 9076 更初从高温堆肥中分离,能在 55 ℃、pH 6.5 条件下旺盛生长,芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h,是验证高压灭菌效果的指示菌之一。其细胞壁含特殊脂肪酸,膜脂熔点高,配合小分子热休克蛋白,使核糖体和 DNA 在高温下仍保持构象稳定,赋予菌体“耐热盾牌”。2024 年,中国团队从镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2(保藏号 CCTCC M2024167),鉴定为 Bacillus smithii。该菌兼具三重抗逆:耐盐 6 %、耐镉 50 mg·L⁻¹,并能在 pH 4.5–9.0 范围内正常分泌有机酸,将难溶磷酸钙转化为磷,盆栽试验中使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。在酶制剂方向,史氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其胞外碱性淀粉酶更适温度 70 ℃,在洗涤剂、烘焙和酒精浓醪发酵中可省去降温环节,节能 15 %;耐有机溶剂蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇环境中保持 80 % 活性,为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上,M2 菌株可与秸秆堆肥复配,使堆体温度 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,每亩随基肥施入 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。在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。

特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)是芽孢杆菌属中一颗快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被发现,它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的废水中保持活性,芽孢能休眠十年不死,被视作“极端环境基因库”。其抗逆机制由“吸附-代谢-固定”三级网络组成:ArsR-arsB-arsC操纵子把As³⁺氧化为低毒As⁵⁺并泵出胞外;组氨酸富集蛋白Teq可吸附Au³⁺、Cd²⁺,吸附量达50mg/g,使湖南砷污染稻田两年可溶砷下降45%,稻米增产15%,籽粒砷低于国标一半。在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。菌株M408F10-3F8对12种病原菌和卵菌有强拮抗作用,黄瓜枯萎盆栽防效58%,与多菌灵相当,同时分泌IAA促生;菌株2-2a对大豆炭疽、黑斑、灰斑等叶部病害及根腐、立枯等土传病害兼具防效,且定殖速度快;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。在水产养殖中,菌株ZSGD5与Bt-CO通过“异养硝化-好氧反硝化”低耗氧途径,把氨氮、亚硝酸盐迅速转为氮气逸出,5℃仍保持活性,可使斑节虾、花白鲢池塘氨氮下降60%,换水量减少三成。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”。草莓刺盘孢
玫瑰链孢囊菌的次级代谢过程受到DNA甲基化等表观遗传修饰的调控,这为调节抗生物质合成提供了新的策略 。蠕形青霉
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。蠕形青霉