陶兰柱担菌

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。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。陶兰柱担菌

改良磁螺菌生长培养基（Modified Magnetospirillum Growth Medium, mMGM）是在经典MSGM配方基础上，通过碳源、铁源与还原系统的精细微调，实现 Magnetospirillum 属菌株高密度生长与磁小体高产的“两步法”培养基。其设计思路遵循“先增殖、后成磁”：预培养阶段采用低铁（2 µM Fe³⁺）的琥珀酸钠-乳酸盐双碳源体系，缓冲盐浓度降至 5 mM K₂HPO₄，并加入 0.5 g L⁻¹ 抗坏血酸维持 Eh +50 mV，既满足菌体快速分裂，又避免铁过载抑制；待 OD₅₆₅ 达 0.2 时，通过一次性脉冲补加 100 µM 酸化 FeCl₃ 及 0.2 g L⁻¹ 硫代乙醇酸钠，瞬间制造微氧-还原界面，触发磁小体合成通路，磁响应系数（Cmag）可在 12 h 内由 0.2 升至 1.0，磁小体产量提高 4 倍，达 45 mg L⁻¹，而细胞干重仍保持 2.1 g L⁻¹，实现“量质齐升”。配方细节兼顾磁铁矿晶型完美度：钙离子控制在 0.5 mM，既稳定细胞膜，又避免碳酸钙共沉淀包裹磁小体；钴掺杂实验表明，在改良培养基中添加 1 µM Co²⁺ 可在晶体中引入 1.2 at.% 的 Co，矫顽力由 12 mT 提升至 22 mT，为后续制备硬磁纳米材料提供生物源头。絮凝假丝酵母用长赖氨酸芽孢杆菌菌液灌根，番茄根结线虫侵染率下降42%，果实Vc含量提高12%，产量增8.3%。

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 %。

深褐芽孢杆菌（Bacillus atrophaeus）是芽孢杆菌属的“暗色特种兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蜡光，革兰氏阳性，杆状细胞可形成椭圆芽孢，耐干燥、耐紫外、耐碱，更适30–37 ℃，pH 6–9，广分布于土壤、海洋沉积物和植物根际。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽与几丁质酶，对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯抑菌带宽达26 mm；温室试验亩施200 g菌粉，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢杆菌产IAA 20 mg·L⁻¹，溶磷3.2 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸钾量提22 %；干旱胁迫下，小麦叶片相对含水量提高8 %，产量增10 %。三、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性，已用于无磷洗涤剂，血渍去污力提升30 %；耐热淀粉酶90 ℃半衰期2 h，为纺织退浆省去中和环节，节能15 %。四、抗辐射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸钙，对紫外、γ射线具有极强抵抗力，被ESA选为“火星模拟灭菌”指示菌，用于检测航天器表面消毒效果。未来，借助合成生物学，把深褐芽孢杆菌的抑菌、产酶、抗辐射模块植入枯草底盘，可构建“一菌多用”细胞工厂，为绿色农业、清洁洗涤和太空灭菌提供可持续的微生物钥匙。收获后根瘤脱落，矿化释氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝态淋失降四成，地下水不再喊“又咸又绿”。

无机磷细菌培养基（不含琼脂）是专为“溶磷菌”筛选与活性测定设计的合成液体培养基。其配方精髓在于“难溶磷”：磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕以悬浮颗粒形式存在，不提供任何磷；葡萄糖或甘露醇担任碳源，硫酸铵为氮源，并辅以Mg²⁺、K⁺、微量元素及磷酸盐缓冲液，pH稳定在6.8–7.2。唯有能分泌有机酸、质子或磷酸酶的细菌，方可将不溶性磷转化为可溶PO₄³⁻，供自身同化并释放到液相中，使原本乳白的悬浊液逐渐澄清，上清有效磷浓度上升，实现“溶磷”可视化与可量化。实验流程简洁高效：250 mL三角瓶装50 mL培养液，接入土壤或根际稀释液，28℃、170 r/min振荡培养5–7天；每24 h取样离心，钼锑抗比色法测定钼蓝吸光度，绘制“溶磷-时间”曲线。高效菌株72 h内上清磷浓度可突破200 mg·L⁻¹，pH降至4.5以下，溶磷率与酸度呈明显负相关。若需高通量比较，可改用96深孔板，同步测定OD₆₀₀与可溶性磷，计算单位生物量溶磷效率，快速锁定优良菌株。质量控制要点：灭菌后磷酸三钙易沉降，使用前需涡旋或磁力搅拌重悬；背景可溶磷须低于0.5 mg·L⁻¹，避免假阳性。储存过程若出现絮凝，多为钙-蛋白复合物，可超声打散，不影响活性。耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8%。土生哈萨克斯坦酵母

其适生长温度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活，被广用于检验高压灭菌效果。陶兰柱担菌

肉汤培养基（测磷细菌菌数）是一种把“富营养”与“溶磷筛选”合二为一的液体计数培养基。它在传统牛肉膏蛋白胨肉汤基础上进行精简：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生长因子；磷源改为0.2 g难溶性磷酸三钙，经球磨过300目，悬于蒸馏水中呈乳白混悬液；pH调至7.0±0.2，分装试管后121℃灭菌15 min，冷却振荡重悬即可接种。由于无琼脂，培养基既保持肉汤的高营养促生优势，又以悬浮颗粒Ca₃(PO₄)₂为“磷开关”，可同步完成溶磷功能验证和菌数测定，适用于土壤、根际或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速评估。操作方法沿用比较大可能数（MPN）法：将样品按10⁻¹–10⁻⁶梯度稀释，各取1 mL加入含5 mL肉汤培养基的螺口管，每稀释度3重复，28℃静置培养48 h。溶磷菌生长使Ca₃(PO₄)₂颗粒被酸溶解，培养液由乳白→局部透明→全管澄清，并伴随菌膜形成；非溶磷菌虽可增殖，但培养基保持混浊无透亮。以“出现澄清+菌膜”为阳性管，查MPN表即可算出每克样品的溶磷菌数，全程只需3天，比平板溶磷圈法缩短一半时间。质量控制要点：灭菌后磷酸三钙易沉降，使用前需涡旋混匀；若肉汤本身含磷（牛肉膏批次差异），可先用磷钼蓝法测可溶磷，超过5 mg L⁻¹即弃用。陶兰柱担菌