克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)是芽孢杆菌属中的“耐碱”,1915年由意大利克劳氏从碱性土壤中分离,菌体杆状、周生鞭毛,可在 pH 8–10.5、盐 0–12 % 的条件下旺盛生长,芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min,是研究极端碱适应的模式菌之一。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白(nhaC、mnh)与碳酸酐酶,可将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态;细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,为高温高碱酶的高效表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性,已用于无磷洗涤剂,血渍、奶渍去污力提升 30 %;耐碱淀粉酶更适 pH 9、90 ℃,可在纺织退浆中省略中和步骤,节能 15 %;耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。三、农业与环境菌株 SIN 可产 IAA 15 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.6 mg·L⁻¹,使玉米根系增 28 %,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 30 %,堆肥周期缩短 6 d。耐碱特性使其在 pH 9 的苏打盐碱土中仍能定殖,水稻产量增加 10 %。菌株20Q9B-2-14对马铃薯软腐病菌抑制明显,为生防制剂添新选项。东滩黄杆菌
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。长野解普鲁兰杆菌它以甲醇、甲胺等一碳化合物为主食,却能把这些常被忽视的小分子变成高值产物。

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。
嗜碳芽孢杆菌(Bacillus carboniphilus)是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度 45–50 ℃,pH 7.0–8.5,可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长,因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因,48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹,转化率 > 90 %,为浓醪发酵提供廉价糖源;与酵母共培养,乙醇产量提 12 %,蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶,使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性;芽孢耐 80 ℃ 30 min,便于浓糖液灭菌后直投,缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹,玉米盆栽根长增 28 %,吸磷量提 22 %;与秸秆复配堆肥,堆温 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d,杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃,已用于淀粉糖化“一步法”,节省中和酸 20 %;木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性,用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。科学家正给它植入耐旱、耐盐基因,让它在西北旱地也能结瘤。

苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体,内藏δ-内;当鳞翅目幼虫咬食叶片,晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮,几分钟内停止取食,芽孢乘虚进入血腔,引发败血症,害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂,可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下,且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。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,成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻,培育的Bt作物毕生自带抗虫盾,减少农药喷洒七成以上 。从茶园到玉米地,再到防蚊孑孓的水塘,Bt用显微镜下的臂膀,为人类守住绿色丰收与清洁水源 。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%。野油菜黄单胞菌
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。东滩黄杆菌
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。东滩黄杆菌