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。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。微白链霉菌
纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)是土壤里的“多面小钢炮”。菌体直杆、常成链排列,革兰氏阳性,周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,耐干燥、耐酸碱,正面黄色、湿润小菌落,易挑取,是实验室常见模式菌株。一、绿色防控菌株CGMCC No.28950对南方根结线虫防效突出,盆栽试验虫口密度降70 %;同步产蛋白酶、几丁质酶,破坏虫卵壁,为蔬菜连作障碍提供化学杀线剂的替代方案。二、促生提质该菌溶磷量达277 mg kg⁻¹,解钾能力明显,可分泌IAA,使玉米、番茄根系增30 %,吸磷量提棚试验每亩滴灌200 g菌粉,番茄Vc含量提高12 %,糖酸比更协调,货架期延长5天。三、环境修复贵州大学团队利用菌株GZU-Lys01转化煤矸石中难溶磷钾为植物可吸收养分,制备微生物肥料;还能矿化固定垃圾焚烧底灰和尾矿中的Cd、Pb,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。四、工业酶潜力该菌产果胶酶活性高,可在25 ℃、pH 8条件下水解果胶,为果汁澄清、麻类脱胶提供低温酶源;耐碱蛋白酶已在洗涤剂中试用,10 ℃下去污力提升30 %,节能20 %。湖北克鲁维酵母从茶园到玉米地,再到防蚊孑孓的水塘,Bt用显微镜下的臂膀,为人类守住绿色丰收与清洁水源 。

黏琼脂芽孢杆菌是2007年在深海沉积物里被“捞”出的新成员,因菌落能拉出长长琼脂糖丝,得了“黏琼脂”的绰号。它生活在低温、高压、寡营养的海底,靠分泌特殊β-琼脂糖酶,把坚硬的海藻碎片分解成单糖,再经乙酰-CoA途径合成能量,既填饱自己,也为周围菌群打开“粮仓”,成为深海碳循环的隐形枢纽。实验室更看重的是它的“冷酶工厂”。其琼脂糖酶更适温度只25℃,在4℃仍保持60%活性,比陆源同类酶省电一半;若把粗酶液直接喷到石花菜浆里,40分钟就能让胶体黏度降80%,滤出的寡糖可作益生元、化妆品保湿剂,甚至用于微胶囊壁材。更妙的是,菌体在贫氮环境会自发形成厚壁芽孢,可耐55℃、紫外照射两小时,喷雾干燥存活率仍超90%,给工业化降低了冷链与包被成本。国内团队已把黏琼脂芽孢杆菌制成灰粉末,用于即食凉粉、果冻的低温脱胶,使生产周期从12小时缩到3小时,耗水减少四成;残渣富含寡糖,可作饲料添加剂,提高仔猪日增重5%。未来,科学家计划把耐冷酶基因转进枯草芽孢杆菌,让“冷酶”在常温海洋里就地降解漂浮海藻,为蓝碳保护再添一把微生物钥匙。小小黏琼脂芽孢杆菌,用一缕黏丝,把千米深海的秘密缝进人类绿色的产业链。
无机磷细菌培养基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是专门用于筛选、计数和验证具有“溶磷”功能微生物的合成培养基。其关键思路是“以难溶磷为磷源”:配方中不添加任何有机磷或磷,而用磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕、磷灰石或磷酸铝等难溶性无机磷酸盐作为磷源;同时提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸铵或硝酸钠作氮源,并辅以镁、钾、硫、微量元素和缓冲系统,pH 通常调至 6.8–7.2。只有能分泌有机酸、质子、酶类(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能将不溶性磷转化为可溶的 PO₄³⁻,供自身利用并在培养基上生长。培养基灭菌后呈乳白浑浊,倾注平板后表面略带沉淀。接种土壤稀释液或根际样品,28 ℃培养 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周围会出现 2–10 mm 的透明晕圈——这是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三钙所致,晕圈直径与溶磷能力呈正相关。若需定量,可挑取晕圈明显的单菌落,接入液体无机磷培养基,振荡培养 7 天,用钼锑抗比色法测定上清液中有效磷含量,计算溶磷率(mg P·L⁻¹)与菌体生物量的比值,即可比较不同菌株的溶磷效率。随着人们对环保和可持续发展的关注不断增加,生物脱胶技术越来越受到重视。

甲基营养型芽孢杆菌是土壤里的“碳链炼金师”。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。菌体在含甲醇的培养基中迅速萌发,分泌甲醇脱氢酶,将有毒的甲醇先氧化为甲醛,再经RuMP循环固定为果糖-6-磷酸,既获得能量,又合成自身所需碳骨架。整套反应在pH 7、30℃下效率比较高,甲醇转化率可达理论值的92%,远高于化学催化。更难得的是,它同时是一株“生物兵工厂”。在利用甲醇的同时,甲基营养型芽孢杆菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽,对黄瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌带宽达25-30毫米;其挥发性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可诱导植物系统抗性,使棉花黄萎病指下降40%。田间试验表明,每亩用200克菌粉滴灌,玉米根际甲醇天然浓度降低60%,植株叶绿素提高1.5个SPAD单位,产量增加8%,且农药使用量减少三成。工业端,科研团队把聚-γ-谷氨酸合成酶基因导入甲基营养型芽孢杆菌,使其在消耗甲醇的同时产出高黏度γ-PGA,可作为保水剂、絮凝剂或医用敷料;5吨罐分批发酵,γ-PGA产量达25 g/L,成本比传统谷氨酸发酵低20%。此外,其芽孢可耐沸水煮15分钟、紫外照射两小时,喷雾干燥存活率超过90%,为大规模制剂化提供了便利。更妙的是,收获后大量根瘤遗落土中,氮素富集,连后续玉米都长得壮,像给土地存了活期存折。嗜中性大洋芽孢杆菌
死谷芽孢杆菌,名字听来荒凉,却是沙漠表层耐命的“绿洲工匠”。微白链霉菌
潘诺尼亚锁霉(Itersonilia pannonica)是一株担子菌门、锁霉属的低温丝状菌,原产中国,常见于草地、腐叶及冷藏蔬菜表面。菌丝白色至淡黄,扩展呈绒毯状,更适生长17℃,pH6,需氧,对盐浓度变化敏感,4℃保存即可。一、科研价值耐冷特性使其成为冷链食品研究的模式菌;与毡状金孢霉近缘,基因组含多种细胞壁降解酶基因,可用于低温酶筛选及担子菌系统发育分析。二、生物防治潜力培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌抑制圈达15–20 mm,并能分泌几丁质酶,分解线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,为开发低温生剂提供候选。三、低温酶应用菌株在10℃仍产较高活性纤维素酶和β-葡萄糖苷酶,可用于低温洗涤、纸浆漂白或冷链废弃物降解,节能20 %,降低高温处理成本。四、教学与质控生物危害四类,培养简易,国内多所高校将其列入“冷链微生物”教学实验,学生可通过梯度平板直观观察低温生长曲线,并用于冷藏食品监测的阳性对照。未来,借助合成生物学,把潘诺尼亚锁霉的冷活性酶基因导入工业酵母,有望构建“冷链-降解”一体化细胞工厂,为冷链物流、低温环保和绿色防控提供新工具。小小锁霉,用一把“冷钥匙”开启低温生物技术的广阔天地。微白链霉菌