多形拟杆菌

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 %。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。多形拟杆菌

甲基营养型芽孢杆菌是土壤里的“碳链炼金师”。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。菌体在含甲醇的培养基中迅速萌发，分泌甲醇脱氢酶，将有毒的甲醇先氧化为甲醛，再经RuMP循环固定为果糖-6-磷酸，既获得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反应在pH 7、30℃下效率比较高，甲醇转化率可达理论值的92%，远高于化学催化。更难得的是，它同时是一株“生物兵工厂”。在利用甲醇的同时，甲基营养型芽孢杆菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，对黄瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌带宽达25-30毫米；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%。田间试验表明，每亩用200克菌粉滴灌，玉米根际甲醇天然浓度降低60%，植株叶绿素提高1.5个SPAD单位，产量增加8%，且农药使用量减少三成。工业端，科研团队把聚-γ-谷氨酸合成酶基因导入甲基营养型芽孢杆菌，使其在消耗甲醇的同时产出高黏度γ-PGA，可作为保水剂、絮凝剂或医用敷料；5吨罐分批发酵，γ-PGA产量达25 g/L，成本比传统谷氨酸发酵低20%。此外，其芽孢可耐沸水煮15分钟、紫外照射两小时，喷雾干燥存活率超过90%，为大规模制剂化提供了便利。东边纤细芽孢杆菌有研究报道霍氏肠杆菌中存在“高毒力-泛耐药”流行克隆ST133，对临床方面构成挑战 。

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。

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。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。

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。菌体还可吸附Au³⁺、Cd²⁺，吸附量分别达50mg/g与35mg/g，为矿区重金属修复提供低成本方案。马红球菌

奇异水螺菌还被用于生物防治，其产生的物质可以抑制一些植物病原菌的生长，从而减少农药的使用。多形拟杆菌

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。多形拟杆菌