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。解硫胺素类芽孢杆菌属于芽孢杆菌属,是一种革兰氏阳性菌。天门冬假丝酵母
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。地生土球酵母它能够产生多种酶,如蛋白酶和纤维素酶,这些酶在食品加工和生物燃料生产中具有潜在用途。

谲诈明串珠菌(Leuconostoc fallax)是明串珠菌属中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑,细胞球形成对,发酵葡萄糖产酸产气,看似温顺,却能在泡菜前期迅速增殖,借“糖衣”胞外多糖包裹自己,欺骗宿主免疫系统,故得“谲诈”之名。基因组分析揭示,它携带一套罕见的寡肽转运与组氨酸激酶双组分系统,可感知渗透压与酸度变化,一旦环境pH降至4.0以下,便启动“式”产酸爆发,短时间内释放大量乳酸与乙酸,排挤同坛的乳酸菌盟友,独占发酵主导权。更“狡黠”的是,该菌能分泌一种细菌素Fallaxin,对李斯特菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性食源性致病菌具有窄谱杀伤,却对自身及泡菜关键菌株无害,借此在微生态博弈中“借刀杀人”。然而,其高活性胞外多糖合成酶在低温(4℃)仍持续表达,导致泡菜后熟期口感发黏,被食品工程师视为“品质陷阱”。研究尝试通过CRISPR敲除其负调控基因rex,使谲诈明串珠菌在pH 3.8即自动休眠,既保留抑菌特长,又避免过度产黏,为精细控制传统发酵蔬菜的微生态提供了一把“基因开关”。
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。因其安全无残留,我国年产量已达3.5万吨,覆盖333万公顷农田,成为用量大的微生物杀虫剂 。

MB培养基基础(Marine Broth Base)是一种专为海洋细菌设计的富营养液体培养基,由蛋白胨、酵母粉及多种无机盐组成,pH 7.2–7.6,渗透压与海水相当。配方中氯化钠浓度约2–3%,并补充镁、钾、钙等海水中主要离子,可瞬时启动依赖高盐环境的嗜盐菌与耐盐菌,缩短延滞期。实验室常规做法是将培养基干粉溶解于蒸馏水后,补加陈海水或人工海盐,即可恢复接近自然海水的离子谱,使挑剔的海洋放线菌、弧菌、假单胞菌等迅速进入对数生长,用于后续分离、保藏或活性物质筛选。由于海洋微生物常产色素、抗生物质及胞外多糖,MB培养基的高营养特性可充分展现这些次级代谢潜能:弧菌在28℃、180 r/min振荡培养12小时,菌浓即可达10⁹ CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus则分泌墨蓝色素,使整瓶培养液变为靛蓝,成为天然色素研究的理想起点。若需固体培养,只需补加1.5%琼脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉积物悬液,28℃培养2–3天,挑取形态各异的单菌落进行16S rDNA鉴定,流程简洁高效。在质量控制方面,MB培养基需用人工海水或陈海水配制,切忌直接使用自来水,以免钙镁离子不足或氯残留抑制菌体;灭菌后若出现沉淀,多为镁盐析出,可50℃水浴复溶,不影响使用。
这种芽孢杆菌能够分泌多种酶,如果胶酶、纤维素酶和木质素酶等。天门冬假丝酵母
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。天门冬假丝酵母