酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)是2014年才被正式命名的芽孢杆菌新成员,却已在绿色农业中跑出“加速度”。菌株HS3由花生根际分离,耐酸、耐旱、耐温,pH 5.5仍能快速萌发;其芽孢可抗紫外、耐干燥,货架期长达24个月,为商品化奠定基础。HS3的“三板斧”让土壤瞬间启动:①产IAA 45.8 mg/L,诱导玉米、花生根系激增30%以上;②溶有机磷2.9 mg/L、解钾19.9 mg/L,把固定态磷钾变成养分;③分泌蛋白酶与脂肽,抑制番茄青枯、辣椒疫霉,病指下降四成。田间数据显示,在花生-玉米间作体系下,每亩滴灌200 mL菌液(10^8 CFU/mL),花生侧磷、钾分别提高24%、53%,秕果率降54%,增产9.9%;玉米侧IAA提升68%,秃顶缩短27%,增产18.6%,相当于少施25 kg复合肥仍多打粮。工业端,菌株CNBG-PGPR-17 24 h内可把无机磷溶出277 mg/kg,并产乳酸0.27 kg/L,发酵液pH直降1单位,既当“生物酸化剂”又当“液体磷肥”,已用于蓝莓基质,使可溶性蛋白、花青素分别增加17.7%、10.5%,果实糖酸比更协调。未来,随着耐酸、耐盐基因被进一步解码,酸快生芽孢杆菌有望走进南方红壤、北方盐碱地,乃至矿区复垦,用一把“酸”钥匙打开贫瘠土壤的肥力之门,为“减磷增效”提供可持续的微生物方案。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”。达格斯坦链霉菌
Bushnell-Haas琼脂(Bushnell-Haas Agar,简称BH琼脂)是一种专为检测环境微生物降解烃类能力而设计的合成培养基。其配方精简而精细:以磷酸钾缓冲对维持pH 7.0±0.2,硫酸铵提供氮源,氯化钠、硫酸镁与微量金属盐构成基本离子环境,却不含任何有机碳源。正这份“刻意为之的贫瘠”,使BH琼脂成为筛选“吃油微生物”的黄金标准——只有当培养皿中额外滴加柴油、石蜡或多环芳烃时,能利用这些烃类作为碳与能源的细菌、酵母乃至菌才会长出可见菌落,降解能力越强,菌落周围出现透明晕圈的速度越快、直径越大。自1940年代问世以来,BH琼脂被广用于石油污染土壤、海洋表面膜及工业废水的微生物资源普查。研究人员只需将样品匀浆涂布于表面覆有薄层原油的BH平板,28℃培养3–7天,即可依据菌落形态与晕圈初步分离高效降解株;再结合GC-MS测定残余烃量,可在两周内完成从筛选到定量评价的完整流程。近年来,随着极端环境研究升温,BH配方被灵活调整:添加3% NaCl可分离耐海盐烃降解菌;降低pH至4.5、补充Cu²⁺则用于勘查酸性矿山废水中的耐重金属菌。蓝色小单孢菌昼夜输送给花生,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。

乳酸铁营养琼脂(Lactose Iron Nutrient Agar)是一种兼具选择性、鉴别性与营养性的复合培养基,常用于食品、水质及临床标本中革兰阴性肠道菌的快速分离与初步鉴定。其关键原理在于“双指示”设计:乳糖作为可发酵碳源,与铁盐共同构成判别系统——能发酵乳糖的菌株产酸,使酚红指示剂由红变黄;若同时产气,则可在培养基内形成气泡或裂缝。而铁离子的加入,让具备硫化氢(H₂S)生成酶的细菌(如某些变形杆菌、沙门氏菌)将硫代硫酸钠还原,与Fe²⁺结合生成黑色FeS沉淀,菌落中心呈现特征性黑心,实现“一眼辨菌”。配方上,乳酸铁营养琼脂在营养琼脂基础上添加1%乳糖、0.02%硫代硫酸钠与0.02%柠檬酸铁铵,pH调至7.4±0.2,既保证肠杆菌科的基本营养需求,又通过高糖与铁盐抑制部分非目标菌的过度生长。倾注平板后呈淡红色半透明,若室温存放出现泛黄,说明培养基已酸化,需弃用。接种时,多采用分区划线,35℃培养18–24小时即可读取结果:乳糖发酵阳性菌(如大肠埃希菌)形成黄色、边缘整齐的大菌落;乳糖阴性菌(如志贺菌)则保持红色;若菌落中心发黑,则提示H₂S阳性,需进一步做血清学或质谱确认。
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”。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。

堀越氏芽孢杆菌(Bacillus horikoshii)是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌,也是国际公认的模式菌株(ATCC 700161)[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃,在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢,被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(mnh、nhaC)和碳酸酐酶,可将胞内多余Na⁺排出,并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻,维持胞内pH稳态;细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸,增强膜稳定性,为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10,90 ℃半衰期>2 h,已用于淀粉糖化“一步法”,可省略传统工艺中的中和环节,节能15 %;耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍,低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能:在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下,仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹,同时胞外多糖吸附Cd²⁺,使水稻籽粒镉含量下降35 %,产量提高18 %。
沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时,它像普通杆菌分裂繁殖。达格斯坦链霉菌
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。达格斯坦链霉菌