伞枝犁头霉

在微生物的“军团”里，蕈状芽孢杆菌（Bacillus mycoides）可谓形貌更奇特的一位。它在固体培养基上排成丝状、螺旋状或放射状菌落，远望如微缩蘑菇菌丝，因而得名“蕈状”。别看外形“文艺”，其功能却硬核：耐旱、耐盐、产酶、抑菌、促生，堪称土壤里的“多面手”。一、形态即名片蕈状芽孢杆菌为革兰氏阳性大杆菌，周生鞭毛，可形成椭圆芽孢。更独特的是它的“集体运动”能力——细胞通过侧向滑动，在琼脂表面形成美丽而规则的“蕨叶”或“螺旋”图案，这一自组织现象已被用作生物物理研究模型。二、生态功能抑病：菌体分泌表面活性素、fengycin 等环脂肽，可破坏病原菌膜，对立枯丝核菌、镰刀菌抑菌带宽达 25 mm。促生：产 IAA 25 mg·L⁻¹，溶有机磷 3.1 mg·L⁻¹，小麦根系增 30 %，吸磷量提 20 %。抗逆：胞外多糖吸附 Na⁺，在 8 % 盐浓度下仍正常生长；芽孢耐干燥 6 个月，适合西北旱区应用。三、田间表现山东大棚番茄试验，每亩沟施 10⁸ CFU·g⁻¹ 菌粉 200 g，灰霉病指下降 42 %，产量增 12 %，维生素 C 提高 8 %；宁夏盐碱地滴灌，可使水稻根际 pH 降 0.4，全盐下降 15 %，增产 9 %。在科研领域，奇异水螺菌常被用作研究微生物生态、基因调控和代谢途径的模型生物。伞枝犁头霉

PTYG培养基（Peptone-Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium）是一种高营养、通用型液体培养基，由蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉和葡萄糖四种关键成分组成，故名“PTYG”。其配方通常为蛋白胨5 g、胰蛋白胨5 g、酵母粉5 g、葡萄糖10 g，NaCl 5 g，补水至1 L，pH调至7.0±0.2，适用于大多数异养细菌、酵母及丝状菌的快速增殖与代谢研究。该培养基营养，蛋白胨与胰蛋白胨提供多肽与氨基酸，酵母粉富含维生素B群与微量元素，葡萄糖作为碳源，能迅速启动微生物代谢，缩短延滞期。在常规培养条件下，大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌等常见菌株在37℃、180 r/min培养12小时即可达到对数后期，菌浓可达10⁹ CFU/mL以上，适合用于质粒提取、蛋白表达、酶活测定等下游实验。此外，PTYG培养基也常被用于益生菌（如双歧杆菌、乳酸菌）的高密度发酵，若需增强选择性，可添加0.05% L-半胱氨酸和0.1% Tween-80，以提高厌氧菌的生长效率。若制备固体平板，只需加入1.5%琼脂，即可用于菌落计数、分离纯化及菌株保藏。由于其成分明确、配制简便、适用广，PTYG培养基已成为微生物实验室中不可或缺的“基础口粮”，在基础研究、工业发酵、食品微生物检测及教学实验中均发挥着重要作用。野油菜黄单胞菌锦葵致其芽孢可抗紫外、耐干燥，货架期长达24个月，为商品化奠定基础。

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。

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。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。

堀越氏芽孢杆菌（Bacillus horikoshii）是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌，也是国际公认的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃，在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢，被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可将胞内多余Na⁺排出，并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻，维持胞内pH稳态；细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增强膜稳定性，为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略传统工艺中的中和环节，节能15 %；耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍，低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能：在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下，仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹，同时胞外多糖吸附Cd²⁺，使水稻籽粒镉含量下降35 %，产量提高18 %。

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。伞枝犁头霉

球芽孢杆菌（Bacillus sphaericus）是芽孢杆菌属里的“圆球”，因细胞呈规整杆状、芽孢却近球形而得名。它广分布于土壤、淡水及蚊幼虫孳生水体，对碱性环境（pH 9–10）和高温（50 ℃）具有良好耐受性，是兼具环境治理与生物防治双重价值的稀有菌种。一、杀蚊利器球芽孢杆菌更被称道的是其对蚊幼虫的专一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步产生二元素蛋白（BinA/BinB），被库蚊、按蚊幼虫摄食后，素在中肠结合受体，造成离子失衡、麻痹死亡，24 h致死率可达95 %以上，而对鱼类、哺乳动物几乎无害。WHO已将其列入“全球媒介生物防治推荐菌剂”，并制成可湿性粉剂或缓释颗粒，用于登革热、疟疾高发区的蚊媒控制，年撒施面积逾千万公顷。二、环境修复球芽孢杆菌还能分泌碱性蛋白酶和脂肪酶，在pH 10、45 ℃条件下仍保持80 %活性，可用于高碱含油废水处理。实验表明，向炼油废水中投加10⁷ CFU mL⁻¹菌液，7天COD去除率提升30 %，污泥量减少25 %，为高盐高碱工业废水提供低成本生物强化方案。三、农业应用菌株IAB-109对番茄青枯、辣椒疫霉具明显拮抗作用，抑菌带宽20 mm；同时产IAA 15 mg L⁻¹，盆栽玉米根长增28 %，产量提10 %。伞枝犁头霉