異常嗜冷芽孢桿菌(Bacillus psychrodurans)是芽孢桿菌屬的“極地移民”。標準菌株能在-2 ℃緩慢增殖,更適生長溫度只15 ℃,比較高不超過30 ℃;芽孢可耐受-20 ℃反復凍融,是研究低溫適應的模式菌之一。其細胞膜富含短鏈與支鏈脂肪酸,冷休克蛋白Csp持續(xù)表達,使核糖體和RNA在冰水中仍保持活性,為“零度工廠”提供分子基礎。在農(nóng)業(yè)端,菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L?1并溶出有機磷2.3 mg·L?1,4 ℃下仍使冬小麥根長增加25 %,返青期提前5天,分蘗數(shù)提高一成,相當于給作物披上“生物羽絨服”。工業(yè)方面,它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用,10 ℃洗衣去污力提升30 %,節(jié)能20 %;低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃,為寒區(qū)酒精發(fā)酵節(jié)約大量蒸汽。環(huán)境修復更彰顯其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %,為極地溢油、寒區(qū)輸油管線泄漏提供原位生物修復方案;與冰藻共培養(yǎng)時,還能吸附Cd2?、Pb2?,吸附量分別達50 mg·g?1和35 mg·g?1,讓重金屬在冰層中被“凍結”并隨菌體沉降。未來,借助合成生物學,把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)底盤,有望實現(xiàn)“零加熱”生物制造,讓微生物在冰水里也能為人類催化高值反應。其芽孢可抗紫外、耐干燥,貨架期長達24個月,為商品化奠定基礎。黃色諾爾氏菌
無機磷細菌培養(yǎng)基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是專門用于篩選、計數(shù)和驗證具有“溶磷”功能微生物的合成培養(yǎng)基。其關鍵思路是“以難溶磷為磷源”:配方中不添加任何有機磷或磷,而用磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕、磷灰石或磷酸鋁等難溶性無機磷酸鹽作為磷源;同時提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸銨或硝酸鈉作氮源,并輔以鎂、鉀、硫、微量元素和緩沖系統(tǒng),pH 通常調(diào)至 6.8–7.2。只有能分泌有機酸、質(zhì)子、酶類(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶的 PO?3?,供自身利用并在培養(yǎng)基上生長。培養(yǎng)基滅菌后呈乳白渾濁,傾注平板后表面略帶沉淀。接種土壤稀釋液或根際樣品,28 ℃培養(yǎng) 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周圍會出現(xiàn) 2–10 mm 的透明暈圈——這是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三鈣所致,暈圈直徑與溶磷能力呈正相關。若需定量,可挑取暈圈明顯的單菌落,接入液體無機磷培養(yǎng)基,振蕩培養(yǎng) 7 天,用鉬銻抗比色法測定上清液中有效磷含量,計算溶磷率(mg P·L?1)與菌體生物量的比值,即可比較不同菌株的溶磷效率。刺枝彎孢這種細菌的獨特特性使其成為解決復雜環(huán)境和生物技術問題的有力候選者。

譎詐明串珠菌(Leuconostoc fallax)是明串珠菌屬中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑,細胞球形成對,發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣,看似溫順,卻能在泡菜前期迅速增殖,借“糖衣”胞外多糖包裹自己,欺騙宿主免疫系統(tǒng),故得“譎詐”之名。基因組分析揭示,它攜帶一套罕見的寡肽轉(zhuǎn)運與組氨酸激酶雙組分系統(tǒng),可感知滲透壓與酸度變化,一旦環(huán)境pH降至4.0以下,便啟動“式”產(chǎn)酸爆發(fā),短時間內(nèi)釋放大量乳酸與乙酸,排擠同壇的乳酸菌盟友,獨占發(fā)酵主導權。更“狡黠”的是,該菌能分泌一種細菌素Fallaxin,對李斯特菌、金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性食源性致病菌具有窄譜殺傷,卻對自身及泡菜關鍵菌株無害,借此在微生態(tài)博弈中“借刀殺人”。然而,其高活性胞外多糖合成酶在低溫(4℃)仍持續(xù)表達,導致泡菜后熟期口感發(fā)黏,被食品工程師視為“品質(zhì)陷阱”。研究嘗試通過CRISPR敲除其負調(diào)控基因rex,使譎詐明串珠菌在pH 3.8即自動休眠,既保留抑菌特長,又避免過度產(chǎn)黏,為精細控制傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的微生態(tài)提供了一把“基因開關”。
PTYG培養(yǎng)基(Peptone-Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium)是一種高營養(yǎng)、通用型液體培養(yǎng)基,由蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉和葡萄糖四種關鍵成分組成,故名“PTYG”。其配方通常為蛋白胨5 g、胰蛋白胨5 g、酵母粉5 g、葡萄糖10 g,NaCl 5 g,補水至1 L,pH調(diào)至7.0±0.2,適用于大多數(shù)異養(yǎng)細菌、酵母及絲狀菌的快速增殖與代謝研究。該培養(yǎng)基營養(yǎng),蛋白胨與胰蛋白胨提供多肽與氨基酸,酵母粉富含維生素B群與微量元素,葡萄糖作為碳源,能迅速啟動微生物代謝,縮短延滯期。在常規(guī)培養(yǎng)條件下,大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、乳酸菌等常見菌株在37℃、180 r/min培養(yǎng)12小時即可達到對數(shù)后期,菌濃可達10? CFU/mL以上,適合用于質(zhì)粒提取、蛋白表達、酶活測定等下游實驗。此外,PTYG培養(yǎng)基也常被用于益生菌(如雙歧桿菌、乳酸菌)的高密度發(fā)酵,若需增強選擇性,可添加0.05% L-半胱氨酸和0.1% Tween-80,以提高厭氧菌的生長效率。若制備固體平板,只需加入1.5%瓊脂,即可用于菌落計數(shù)、分離純化及菌株保藏。由于其成分明確、配制簡便、適用廣,PTYG培養(yǎng)基已成為微生物實驗室中不可或缺的“基礎口糧”,在基礎研究、工業(yè)發(fā)酵、食品微生物檢測及教學實驗中均發(fā)揮著重要作用。晝夜輸送給花生,畝產(chǎn)蛋白因此提升三成,農(nóng)戶少施20公斤尿素,卻多收一筐飽滿果仁。

嗜鹽鹽漬微菌(Halomonas sp.)是一類生活在海水、鹽湖、鹽堿土壤等高鹽環(huán)境中的革蘭氏陰性桿菌,更適 NaCl 濃度 3 %,但可在 1 %–25 % 鹽度范圍內(nèi)存活,堪稱“輕-中嗜鹽標兵”。菌落乳白色、邊緣整齊,短桿狀細胞具單極鞭毛,能形成胞外多糖,既吸附 Na? 緩解滲透脅迫,又便于自身在固體表面形成生物膜。其耐鹽策略采用“相容溶質(zhì)”模式:細胞內(nèi)大量積累四氫嘧啶(ectoine)和脯氨酸,不干擾酶活;膜脂含磺化糖蛋白 S 層,負電荷屏蔽高陽離子,維持膜結構穩(wěn)定。因此,在鹽度突變、重金屬并存時仍能快速繁殖。環(huán)境工程上,Halomonas sp. 是“高鹽脫氮王”。新疆鹽湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下對氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮去除率分別達 100 %、94 % 和 74 %,氮素主要通過同化作用進入菌體,污泥產(chǎn)量低,為高鹽廢水生物凈化提供了高效菌種資源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 鹽度下降解苯酚,68 h 去除率 > 90 %,為含鹽含酚工業(yè)廢水處理帶來新思路。農(nóng)業(yè)方面,Halomonas 能溶解鉀長石、釋放鉀,并分泌 IAA 促進作物根系在鹽堿地生長;與藻共生時,還可利用微藻釋放的甘油作碳源,實現(xiàn)“菌-藻”聯(lián)合修復高鹽鹽堿土。如今生物公司把菌液封裝成鋁箔袋,春耕拌種即可,比化肥便宜三成,比糞肥干凈百倍。兵馬俑芽孢桿菌
因其安全無殘留,我國年產(chǎn)量已達3.5萬噸,覆蓋333萬公頃農(nóng)田,成為用量大的微生物殺蟲劑 。黃色諾爾氏菌
擴散芽孢桿菌(Bacillus diffusus)是芽孢桿菌屬里的“運動健將”。菌體桿狀、周生鞭毛,在瓊脂表面可形成迅速擴展的薄膜狀菌落,24 h內(nèi)直徑達80 mm,故得名“diffusus”。其更適生長溫度30–37 ℃,pH 6–9,耐干燥、耐紫外,芽孢可存活十年以上,為制劑化提供質(zhì)量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖,降低表面張力,使菌體在沙壤土中遷移速度提高3倍;與枯草芽孢桿菌復配,可形成“生物被膜”,優(yōu)先占據(jù)根際生態(tài)位,抑制病原菌入侵。二、廣譜抑菌擴散芽孢桿菌產(chǎn)生diffusin脂肽,對番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黃萎等病原菌抑菌帶寬達28 mm;溫室試驗顯示,畝用200 g菌粉滴灌,黃瓜枯萎病指下降45 %,農(nóng)藥用量減少三分之一。三、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25 mg·L?1,溶磷2.9 mg·L?1,并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇,誘導玉米側(cè)根增30 %,吸磷量提20 %;新疆鹽堿地示范,冬小麥千粒重增1.5 g,產(chǎn)量提高8 %。四、工業(yè)酶潛力其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比較高,已用于洗滌劑,低溫去污力提升25 %;胞外多糖乳化力強,可作為鉆井泥漿降濾失劑,耐鹽達12 %。黃色諾爾氏菌