吉姆斯青霉

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，却只认花生这一位房东。它自带“门禁卡”——特殊的Nod因子，能精细识别花生根毛分泌的染料木苷，两者对接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌请进“地下别墅”。随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。瘤内氧气被植物合成的豆血红蛋白调到纳摩级，固氮酶安全开工，将空气中惰性的N₂转化为NH₄⁺，昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。更妙的是，收获后根瘤遗落田间，氮素缓慢释放，后茬小麦吸氮量提高15%，土壤硝态淋失减少四成，地下水不再“又咸又绿”。如今，科研团队把菌液做成铝箔袋装，拌种即可，比化肥便宜三成，却无污染；还植入耐旱基因，让它在华北旱地也能结瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之躯撬动绿色农业，让蓝天少一缕烟，田里多一季香。这种细菌的代谢能力多样，能够适应不同的环境条件，使其成为研究细菌适应性和进化机制的理想对象。吉姆斯青霉

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。岛青霉其分泌的耐有机溶剂蛋白酶、褐藻胶裂解酶在洗涤、纺织及海藻转化中展现高活性，为生物制造提供新工具。

环状芽孢杆菌（Bacillus circulans）是芽孢杆菌属的“多面手”，因菌落边缘呈规则的环状扩散而得名。菌体短杆、革兰氏阳性，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，更适温度30–37 ℃，pH 6–9，广分布于土壤、淡水与海洋沉积物中。一、细胞壁“”该菌能产生几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和纤维素酶，可分解菌细胞壁、植物残体和甲壳类废料，为碳循环打开“绿色通道”。实验室条件下，其几丁质酶粗酶液4 h内可降解蟹壳粉60 %，为甲壳素提取提供环保方案。二、生物防治与促生菌株BC-01分泌circulin A/B环肽，对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达25 mm；同时产IAA 20 mg·L⁻¹，使玉米根长增30 %，吸磷量提22 %。大棚试验每亩滴灌200 g菌粉，黄瓜枯萎病指下降40 %，产量增12 %。三、工业酶宝库环状芽孢杆菌的碱性蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高，已用于无磷洗涤剂，血渍去污力提升30 %；耐热β-淀粉酶可将淀粉转化为麦芽糖，糖浆得率提高15 %，为食品与发酵工业提供绿色催化剂。四、医药与环保该菌能合成胞外多糖，具有良好的乳化和增稠性能，已用于面包保鲜，货架期延长3天。

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖，更适生长温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反复冻融，是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸，冷休克蛋白Csp持续表达，使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性，为“零度工厂”提供分子基础。在农业端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面，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 ℃，为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案；与冰藻共培养时，还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹，让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘，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高值反应。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。

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。在农业领域，皮尔瑞俄类芽孢杆菌展现出了明显的生物防治潜力。挪威毕赤酵母

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。吉姆斯青霉

嗜气芽孢杆菌（Bacillus aerophilus）是芽孢杆菌属里的“氧气狂热者”，2004年随以色列高空气球首先被分离，可在0.8–21 % O₂范围内旺盛生长，更适氧分压高于普通土壤芽孢杆菌2倍，故得名“嗜气”。其菌落呈乳白色、边缘卷发状，革兰氏阳性，具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐紫外、耐干燥，货架期长达3年，为制剂化提供质量载体。在土壤复苏后，嗜气芽孢杆菌迅速启动“三效机制”：①分泌吲哚乙酸（IAA）25 mg/L，刺激玉米、番茄根系增长30 %；②产蛋白酶、纤维素酶，分解作物残体，释放养分；③合成表面活性素、fengycin，对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm，且能诱导植物ISR，降低农药用量40 %。田间试验显示，每亩用200 g菌粉（10⁸ CFU/g）拌种，小麦返青期根际磷提高32 %，千粒重增1.8 g，产量提升8.5 %；在大棚番茄上，滴灌菌液可使灰霉病指下降45 %，果实Vc含量提高12 %，糖酸比更协调。工业端，嗜气芽孢杆菌是“低温酶工厂”。其耐有机溶剂蛋白酶在15 ℃、30 %乙醇中仍保持70 %活性，可用于洗涤剂；耐碱脂肪酶更适pH 10，适用于乳制品CIP清洗，节能20 %。吉姆斯青霉