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 %。
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 %。齿被栓菌小小耐热芽孢芽孢杆菌,用极端环境下的生存智慧,为人类工业、农业和环保打开一扇“高温之门”。

嗜盐盐渍微菌(Halomonas sp.)是一类生活在海水、盐湖、盐碱土壤等高盐环境中的革兰氏阴性杆菌,更适 NaCl 浓度 3 %,但可在 1 %–25 % 盐度范围内存活,堪称“轻-中嗜盐标兵”。菌落乳白色、边缘整齐,短杆状细胞具单极鞭毛,能形成胞外多糖,既吸附 Na⁺ 缓解渗透胁迫,又便于自身在固体表面形成生物膜。其耐盐策略采用“相容溶质”模式:细胞内大量积累四氢嘧啶(ectoine)和脯氨酸,不干扰酶活;膜脂含磺化糖蛋白 S 层,负电荷屏蔽高阳离子,维持膜结构稳定。因此,在盐度突变、重金属并存时仍能快速繁殖。环境工程上,Halomonas sp. 是“高盐脱氮王”。新疆盐湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下对氨氮、硝态氮、亚硝态氮去除率分别达 100 %、94 % 和 74 %,氮素主要通过同化作用进入菌体,污泥产量低,为高盐废水生物净化提供了高效菌种资源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 盐度下降解苯酚,68 h 去除率 > 90 %,为含盐含酚工业废水处理带来新思路。农业方面,Halomonas 能溶解钾长石、释放钾,并分泌 IAA 促进作物根系在盐碱地生长;与藻共生时,还可利用微藻释放的甘油作碳源,实现“菌-藻”联合修复高盐盐碱土。整套反应在pH 7、30℃下效率更高,甲醇转化率可达理论值的92%,远高于化学催化。

高岛氏胶珊瑚菌(Holtermanniella takashimae)是近年来备受关注的珍稀胶质菌,隶属于银耳目,因日本学者高岛首先分离而得名。它通体晶莹剔透,状若海底珊瑚,色泽由纯白到淡黄,质地柔软富有弹性,晒干后收缩成轻薄菌片,复水即恢复原有形态。该菌多生长在海拔500至1500米、湿润凉爽的常绿阔叶林中,常与壳斗科植物形成浅层菌根,对酸性土壤和空气洁净度要求极高,故又被视为森林健康的指示物种。成分分析显示,高岛氏胶珊瑚菌的粗蛋白含量可达干重的55%,氨基酸组成均衡,富含赖氨酸、苏氨酸等人体必需氨基酸;其特有的大分子β-葡聚糖与酸性杂多糖具有明显的免疫启动与抗氧化活性,能明显提升实验动物巨噬细胞的吞噬能力,对自由基DPPH的率高于常见银耳20%以上。此外,菌体中钙、铁、锌等微量元素及维生素B1、B2、D前体含量亦居食用菌前列,为开发天然营养补充剂提供了质量原料。在传统食用方式上,高岛氏胶珊瑚菌以清炖、冰糖羹、菌菇火锅更为常见。其胶质丰厚,久煮不烂,口感滑润,可吸附汤汁精华,入口带淡淡坚果香。现代食品科技则将其超微粉添加到面包、酸奶或植物饮料中,既提升膳食纤维含量,又赋予产品独特爽滑口感。在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。奇异变形菌
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。麻疹孪生球菌
YPG培养基(Yeast Extract-Peptone-Glucose Medium)是酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖培养基的简称,堪称微生物实验室的“快餐”。配方极简:酵母粉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g,补水至1 L,pH 6.2±0.2,无需调节即可满足大多数菌、酵母及部分细菌的快速增殖需求。酵母粉提供B族维生素和微量元素,蛋白胨供给多肽与氨基酸,葡萄糖以高碳浓度启动酵母发酵型代谢,短短12 h就能让酿酒酵母OD₆₀₀冲破1.0,是发酵工程与分子生物学过夜预培养的优先。若用于丝状菌,只需降低葡萄糖至10 g,并加入微量元素液,28 ℃静置2天,孢子产量可比PDA提高30%。YPG的另一优势是“可盐可甜”:补加15%甘油即成YPG/甘油,用于酵母感受态制备;添加2%琼脂便是YPG平板,蓝白斑筛选、转化子计数两不误。实验室里还流行“富氧版”——把葡萄糖提前115 ℃单独灭菌,避免美拉德反应,培养液颜色浅,下游HPLC检测有机酸无干扰。质量控制也轻松:高压后若颜色发黄,说明葡萄糖与氨基酸高温反应,可改用过滤除菌;室温保存1周仍澄清,即可继续使用。凭借组分明确、成本低廉、配制快速,YPG培养基已从传统酿酒实验室走向合成生物学、代谢工程与益生菌高密度发酵,成为微生物学家手中“养菌如泡茶”的经典底牌。麻疹孪生球菌