地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)是一种革兰氏阳性的芽孢杆菌,广存在于土壤和植物根际中。它具有耐高温、耐酸碱和耐盐的特性,能够在多种极端环境中生存。这种细菌不仅在自然界中发挥着重要作用,还在农业、工业、医药和环境修复等多个领域展现出巨大的应用潜力。农业应用在农业领域,地衣芽孢杆菌是一种高效的生物肥料和生物防治剂。它可以分解有机肥料和土壤中的有机物,增加土壤中有益微生物的种类和数量,从而促进土壤生态平衡的恢复。此外,地衣芽孢杆菌还能通过固氮、解磷和解钾作用改良土壤肥力,其代谢产生的有机酸能够活化土壤中的难溶性养分。它还能分泌生长素和赤霉素等植物,促进植物根系的发育,提高作物的产量和抗逆性。例如,田间试验表明,接种地衣芽孢杆菌可以使玉米增产18%-25%,并提高作物对盐碱和重金属胁迫的耐受性。工业应用地衣芽孢杆菌在工业生产中主要用于生产酶制剂,如α-淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶。这些酶在食品加工、纺织品处理和生物燃料生产中具有广泛的应用。例如,α-淀粉酶在食品烘焙和纺织品退浆中发挥重要作用,而蛋白酶则用于洗涤剂中分解蛋白质污渍。牙龈蛋白酶(Gingipains)是牙龈卟啉单胞菌在细胞内合成并分泌到细胞外的一种胰蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶。白球拟酵母
耐盐魏斯氏菌(Weissella spp.)是一类革兰氏阳性、兼性厌氧的乳酸菌,广存在于酱油、泡菜、奶酪等高盐发酵食品中。该菌属成员如融合魏斯氏菌(W. confusa)、食窦魏斯氏菌(W. cibaria)和类肠膜魏斯氏菌(W. paramesenteroides)均表现出优异的耐盐性能,能在18% NaCl的高盐环境中保持活性,其中W. paramesenteroides的耐盐性和低温生长能力尤为突出,成为酱醪发酵中的优势菌种。耐盐魏斯氏菌不仅能适应高渗透压环境,还能通过合成胞外多糖(EPS)、有机酸和细菌素等代谢产物,赋予发酵食品独特的风味和质地。例如,W. confusa的EPS产量可达3.34 g/L,明显改善产品的乳化性和口感;W. cibaria在泡菜发酵前期可迅速提升乳酸和乙酸含量,增强产品醇香风味。此外,部分菌株还具备抑菌、抗氧化和降胆固醇等益生特性,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病原菌有抑制作用,并能降解甘油三酯和胆固醇,展现出开发为功能性益生菌的潜力。综上所述,耐盐魏斯氏菌凭借其高盐适应性、代谢多样性和益生功能,在传统发酵食品和现代功能性食品开发中均具有广阔的应用前景。可可链霉菌可可亚种温室试验显示,每亩用两百克菌粉拌基质,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。

灿烂类芽孢杆菌(Paenibacillus splendidus)是一种革兰氏阳性的细菌,因其在生物技术、农业和环境修复中的多种应用而备受关注。这种细菌具有强大的代谢能力和生态适应性,展现出巨大的应用潜力。生物特性灿烂类芽孢杆菌是一种杆状细菌,具有内生孢子,能够形成芽孢以抵抗极端环境条件。它是一种好氧菌,更适生长温度为30℃,能够在多种培养基上生长。这种细菌的代谢途径丰富,能够利用多种碳源和氮源进行生长和繁殖。应用领域农业应用灿烂类芽孢杆菌在农业中具有多种应用。它能够产生植物生长,如吲哚乙酸(IAA),从而促进植物根系的生长和发育。此外,这种细菌还能分解土壤中的有机物质,释放出植物所需的营养物质,如磷和钾,提高土壤肥力。例如,某些菌株能够有效分解土壤中的难溶性磷酸盐,使其转化为植物可吸收的形式,从而提高作物的产量和质量。环境修复灿烂类芽孢杆菌在环境修复中也展现出明显的潜力。它能够降解多种有机污染物,如石油烃、多环芳烃(PAHs)和农药残留。这种能力使其在处理受污染的土壤和水体方面具有重要应用价值。例如,某些菌株能够高效降解石油烃,减少石油泄漏对环境的破坏。生物技术灿烂类芽孢杆菌在生物技术领域也有广泛应用。
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。该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶,在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。

威氏芽孢杆菌是土壤里低调的“多面手”。它先以杆状活菌在根际游弋,一遇干旱、高温便迅速缩成厚壁芽孢,可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒两小时,仍能在十年后遇水萌发。植保学家把它当“杀菌剂”:芽孢复苏后分泌表面活性素、伊枯草菌素,像微型剪刀刺破病原菌膜,对白绢、根腐、灰霉的抑制率超七成;同时诱导植物开启系统抗性,番茄未染病就先“武装”叶片。温室试验显示,每亩用两百克菌粉拌基质,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能分解有机磷长链,释放正磷酸供作物吸收,相当于给土壤配了“微肥”。东北大豆连作田因它缓解“磷饥饿”,亩产增8%。如今,生物公司以玉米浆发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、滴灌皆宜,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。小小威氏芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。它以甲醇、甲胺等一碳化合物为主食,却能把这些常被忽视的小分子变成高值产物。赛维瓦尔假单胞菌
这种细菌的独特特性使其成为解决复杂环境和生物技术问题的有力候选者。白球拟酵母
改良巴尔斯氏培养基基础(不含硫酸亚铁铵)是专为趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense等设计的高纯度液体平台。经典巴尔斯配方中,硫酸亚铁铵既作铁源又兼还原剂,却易氧化沉淀,导致批次差异大、磁小体晶型不均。改良版本彻底剔除该盐,把铁供给与氧化还原控制拆成两步:基础培养基只含乳酸钠、琥珀酸钠双碳源,酵母粉0.05 %,K₂HPO₄ 5 mmol,MgSO₄、CaCl₂及微量元素各1 mL L⁻¹,pH 6.8±0.1,经0.22 μm过滤除菌,保证无色透明、无沉淀,4 ℃可保存3个月。使用时,先在基础液中通N₂/CO₂(80:20)除氧,再按实验目标由无菌厌氧瓶补加可溶Fe(Ⅲ)-柠檬酸或FeCl₂溶液,终浓度10–100 μmol,铁形态与剂量可精确到0.1 μmol,避免传统配方一次性投铁产生的氧化应激。与此同时,通过微氧发酵系统把溶解氧稳定在0.5 %空气饱和度,氧化还原电位降至–50 mV,磁小体合成效率提升2.4倍,Cmag值达1.2以上,而细胞干重仍保持2 g L⁻¹。改良基础还兼容同位素标记与金属掺杂:只需把⁵⁷Fe-柠檬酸或CoCl₂按1 at.%比例加入,即可制备高纯度⁵⁷Fe或Co掺杂磁小体,为Mössbauer谱、磁热疗研究提供批次可重复的生物纳米磁源。白球拟酵母