镰孢属

吉氏芽孢杆菌（Bacillus gibsonii）是芽孢杆菌属中“耐热兼耐碱”的新锐成员，2004年由德国学者从堆肥超温区分离，命名源自菌种保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，只适生长温度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na₂CO₃ 和 1 % 过氧化氢条件下存活，被视作“碱性酶工厂”的理想候选。一、耐热耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 排出并维持 pH 稳态；芽孢富含钙-吡啶二羧酸复合物，赋予其 100 ℃、30 min 的耐热能力，为高温高碱工业环境提供稳定催化剂。二、工业酶宝库其耐碱普鲁兰酶只适 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷键，用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸用量 20 %；耐碱木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于纸浆漂白，减少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；碱性蛋白酶则在 40 ℃、pH 11 条件下对血渍、奶渍去污力提升 35 %，为无磷洗涤剂增添绿色助剂。三、农业与环境菌株 TP-1 可产 IAA 12 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.8 mg·L⁻¹，使玉米根系增 25 %，吸磷量提 18 %；与秸秆复配堆肥，24 h 堆温升至 65 ℃，纤维素降解率提高 28 %，堆肥周期缩短 6 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。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。镰孢属

扩散芽孢杆菌（Bacillus diffusus）是芽孢杆菌属里的“运动健将”。菌体杆状、周生鞭毛，在琼脂表面可形成迅速扩展的薄膜状菌落，24 h内直径达80 mm，故得名“diffusus”。其更适生长温度30–37 ℃，pH 6–9，耐干燥、耐紫外，芽孢可存活十年以上，为制剂化提供质量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖，降低表面张力，使菌体在沙壤土中迁移速度提高3倍；与枯草芽孢杆菌复配，可形成“生物被膜”，优先占据根际生态位，抑制病原菌入侵。二、广谱抑菌扩散芽孢杆菌产生diffusin脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎等病原菌抑菌带宽达28 mm；温室试验显示，亩用200 g菌粉滴灌，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。三、促生提质菌株IAA产量25 mg·L⁻¹，溶磷2.9 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸磷量提20 %；新疆盐碱地示范，冬小麦千粒重增1.5 g，产量提高8 %。四、工业酶潜力其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高，已用于洗涤剂，低温去污力提升25 %；胞外多糖乳化力强，可作为钻井泥浆降滤失剂，耐盐达12 %。小白冬孢酵母瘤内菌变膨体，固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，日夜输送给宿主，自己只留一口碳糖。

PTYG培养基（Peptone-Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium）是一种高营养、通用型液体培养基，由蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉和葡萄糖四种关键成分组成，故名“PTYG”。其配方通常为蛋白胨5 g、胰蛋白胨5 g、酵母粉5 g、葡萄糖10 g，NaCl 5 g，补水至1 L，pH调至7.0±0.2，适用于大多数异养细菌、酵母及丝状菌的快速增殖与代谢研究。该培养基营养，蛋白胨与胰蛋白胨提供多肽与氨基酸，酵母粉富含维生素B群与微量元素，葡萄糖作为碳源，能迅速启动微生物代谢，缩短延滞期。在常规培养条件下，大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌等常见菌株在37℃、180 r/min培养12小时即可达到对数后期，菌浓可达10⁹ CFU/mL以上，适合用于质粒提取、蛋白表达、酶活测定等下游实验。此外，PTYG培养基也常被用于益生菌（如双歧杆菌、乳酸菌）的高密度发酵，若需增强选择性，可添加0.05% L-半胱氨酸和0.1% Tween-80，以提高厌氧菌的生长效率。若制备固体平板，只需加入1.5%琼脂，即可用于菌落计数、分离纯化及菌株保藏。由于其成分明确、配制简便、适用广，PTYG培养基已成为微生物实验室中不可或缺的“基础口粮”，在基础研究、工业发酵、食品微生物检测及教学实验中均发挥着重要作用。

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。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%。

耐热芽孢芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus，旧称Bacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度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。该菌的耐热密码在于：细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物，降低膜流动性；组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。在工业酶领域，耐热芽孢芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高，可将淀粉液化时间缩短一半，广用于酒精、制糖、纺织退浆，年市场需求超万吨；耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80%活性，可用于洗涤剂，提高低温洗衣的去污力。此外，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。农业与环境方面，科学家将其与堆肥菌系复配，使堆温迅速升至65 ℃，加速有机质分解，杀灭病原菌和杂草种子，缩短堆肥周期30%；在油田，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%。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。镰孢属

同时释放挥发性 2,3-丁二醇，启动植物 ISR 信号，使叶片过氧化物酶活性提高 1.8 倍，达到“未病先防”。镰孢属

施氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”，标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离，可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长，更适温度 55 ℃，芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活，是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）结合低水分状态，配合小分子热休克蛋白，使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年，中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽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。在工业酶方向，施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃，在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节，节能 15 %；耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株与秸秆堆肥复配，可使堆体 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，每亩基施 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。镰孢属