盐敏芽孢杆菌(Bacillus halmapalus)是芽孢杆菌属中“怕盐”的稀有成员,却因此成为科研与教学的“模式对照株”。标准菌株 DSM8723 更初由丹麦 Novo Nordisk 分离,更适 NaCl 浓度只 0.5 %,盐度 >2 % 即明显受抑,与嗜盐菌形成鲜明对比,为研究芽孢杆菌耐盐机制提供了理想“负对照”。一、形态与生理菌落乳白色、边缘光滑,革兰氏阳性大杆菌,具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢;氧化酶阳性,好氧,更适温度 30 ℃、pH 7.0,能分泌 α-淀粉酶,在 DSMMedium 31 培养基中生长迅速。二、科研价值由于盐敏感特征明确,常被用作“盐胁迫空白”:与耐盐菌株进行平行转录组、蛋白组比较,可快速锁定 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白、相容溶质合成酶等关键耐盐基因;其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 时活力比较高,盐度升高活性骤降,为研究酶分子盐适应机制提供“开关型”模型。三、教学与质控国内多所高校将其列为微生物实验“盐梯度生长”标准菌,学生通过梯度平板即可直观观察盐浓度对芽孢杆菌生长速率、芽孢形成率及酶活性的影响,实验重复性好、安全等级 1 级,无需特殊防护。科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。鬈缩短链游动菌
PS培养基(Peptococcus Broth),又名消化球菌肉汤,是专为厌氧革兰阳性球菌——消化球菌属(Peptococcus)及消化链球菌(Peptostreptococcus)等严苛厌氧菌设计的富营养液体培养基。关键配方含胰酪蛋白胨15 g、酵母粉5 g、葡萄糖5 g、L-半胱氨酸0.5 g、NaCl 5 g,补水至1 L,pH 7.2±0.1。L-半胱氨酸兼具还原与硫源,可瞬间降低氧化还原电位至-200 mV,无需额外预还原,即开即用;葡萄糖提供可发酵碳源,使菌体在6 h内进入对数期,12 h活菌数可达10⁹ CFU/mL,满足快速扩增需求。临床检验中,PS培养基常被用于厌氧菌血培养增菌:将5 mL静脉血直接注入含PS的真空厌氧瓶,35℃静置培养48 h,若瓶底出现絮状沉淀、培养液混浊并伴酸臭,即提示可能存在消化球菌或厌氧链球菌沾染;结合MALDI-TOF质谱,可在72 h内完成种水平鉴定,比传统厌氧平板法缩短2天。科研领域,PS肉汤亦是研究厌氧菌铁代谢、短链脂肪酸产量的优先平台:只需在基础液中去除葡萄糖,换用可溶性淀粉或乳酸钠,即可考察不同碳源对丁酸、己酸合成路径的影响;若添加0.1 %血红素,更能启动厌氧呼吸链,使细胞干重提升30%。质量控制方面,PS培养基灭菌后应呈浅黄色透明,若氧化变粉,需弃用。罗塞莉氏列契瓦尼尔氏菌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。

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。
扩散芽孢杆菌(Bacillus diffusus)是芽孢杆菌属里的“运动健将”。菌体杆状、周生鞭毛,在琼脂表面可形成迅速扩展的薄膜状菌落,24 h内直径达80 mm,故得名“diffusus”。其更适生长温度30–37 ℃,pH 6–9,耐干燥、耐紫外,芽孢可存活十年以上,为制剂化提供质量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖,降低表面张力,使菌体在沙壤土中迁移速度提高3倍;与枯草芽孢杆菌复配,可形成“生物被膜”,优先占据根际生态位,抑制病原菌入侵。二、广谱抑菌扩散芽孢杆菌产生diffusin脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎等病原菌抑菌带宽达28 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。三、促生提质菌株IAA产量25 mg·L⁻¹,溶磷2.9 mg·L⁻¹,并产挥发性2,3-丁二醇,诱导玉米侧根增30 %,吸磷量提20 %;新疆盐碱地示范,冬小麦千粒重增1.5 g,产量提高8 %。四、工业酶潜力其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高,已用于洗涤剂,低温去污力提升25 %;胞外多糖乳化力强,可作为钻井泥浆降滤失剂,耐盐达12 %。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”。

嗜碳芽孢杆菌(Bacillus carboniphilus)是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度 45–50 ℃,pH 7.0–8.5,可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长,因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因,48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹,转化率 > 90 %,为浓醪发酵提供廉价糖源;与酵母共培养,乙醇产量提 12 %,蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶,使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性;芽孢耐 80 ℃ 30 min,便于浓糖液灭菌后直投,缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹,玉米盆栽根长增 28 %,吸磷量提 22 %;与秸秆复配堆肥,堆温 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d,杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃,已用于淀粉糖化“一步法”,节省中和酸 20 %;木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性,用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。其适生长温度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活,被广用于检验高压灭菌效果。西班牙弧菌
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。鬈缩短链游动菌
蒙氏肠球菌(Enterococcus mundtii)是一种革兰氏阳性、兼性厌氧的球形细菌,常以成对或短链排列。近年来,科研团队从健康动物肠道中分离到一株编号为HCD01的蒙氏肠球菌,经16S rRNA测序及系统发育分析,确认其与模式菌株同源性高达99%以上,已被保藏于中国微生物菌种保藏中心,保藏号CGMCC No.31447。安全评价显示,HCD01不含溶血素、凝胶酶等常见毒力基因,溶血试验呈阴性,且对小鼠脏器系数无不良影响,具备益生菌的先决条件。功能试验中,该菌能在pH 2~4的酸性环境及10% NaCl的高盐环境中存活,表现出良好的耐酸耐盐能力;同时可产生乳酸,使培养基pH在16小时内由6.2降至5.5,抑制沙门氏菌和停乳链球菌等病原体的生长。动物试验进一步证实,连续灌服HCD01的小鼠平均日增重提高,料重比下降,肠道绒毛结构完整,且在沙门氏菌攻毒后,肺、肝及结肠病变明显减轻,说明其既能促进生长,又能缓解致病菌沾染造成的组织损伤。综上,蒙氏肠球菌HCD01集安全、耐逆、产酸、抑菌、促生长于一体,在替代抗生物质的微生态制剂及畜牧养殖业中具有广阔的应用前景。鬈缩短链游动菌