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。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。热蓝紫链霉菌
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。锥接曲霉浸麻类芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌,它在麻类植物纤维加工中发挥着独特的作用。

在微生物的“军团”里,蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)可谓形貌更奇特的一位。它在固体培养基上排成丝状、螺旋状或放射状菌落,远望如微缩蘑菇菌丝,因而得名“蕈状”。别看外形“文艺”,其功能却硬核:耐旱、耐盐、产酶、抑菌、促生,堪称土壤里的“多面手”。一、形态即名片蕈状芽孢杆菌为革兰氏阳性大杆菌,周生鞭毛,可形成椭圆芽孢。更独特的是它的“集体运动”能力——细胞通过侧向滑动,在琼脂表面形成美丽而规则的“蕨叶”或“螺旋”图案,这一自组织现象已被用作生物物理研究模型。二、生态功能抑病:菌体分泌表面活性素、fengycin 等环脂肽,可破坏病原菌膜,对立枯丝核菌、镰刀菌抑菌带宽达 25 mm。促生:产 IAA 25 mg·L⁻¹,溶有机磷 3.1 mg·L⁻¹,小麦根系增 30 %,吸磷量提 20 %。抗逆:胞外多糖吸附 Na⁺,在 8 % 盐浓度下仍正常生长;芽孢耐干燥 6 个月,适合西北旱区应用。三、田间表现山东大棚番茄试验,每亩沟施 10⁸ CFU·g⁻¹ 菌粉 200 g,灰霉病指下降 42 %,产量增 12 %,维生素 C 提高 8 %;宁夏盐碱地滴灌,可使水稻根际 pH 降 0.4,全盐下降 15 %,增产 9 %。
死谷芽孢杆菌,名字听来荒凉,却是沙漠表层更耐命的“绿洲工匠”。它更初在美国死谷盐壳下被分离,能在55℃、盐浓度15%的“卤水”里悠然萌发,芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖,像给细胞穿陶瓷甲,紫外线、干燥、氧化齐攻亦难破。农业学家把它请进西北盐碱地,菌体复苏后分泌环脂肽,既松解板结土粒,又抢占根际生态位,抑制镰刀菌、丝核菌,使向日葵烂根率降四成;同时释放胞外多糖,裹住钠离子,降低植物盐分胁迫,亩产油脂提高一成。更妙的是,它能将难溶磷酸钙转化为有效磷,相当于自带“微肥”。科研团队用玉米浆发酵,把芽孢制成黑色粉剂,滴灌进新疆棉田,三年下来,土壤氯盐下降15%,棉花出苗率升两成,农药减施三成。如今,科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。小小死谷芽孢杆菌,用微观之躯唤醒沉睡的盐碱,为人类夺回被盐分侵占的耕地,让荒凉名不副实,让沃野重获新生。在农业领域,强壮类芽孢杆菌能够促进植物生长,增强植物对病害的抵抗力。

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。在医药领域,解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在营养补充和疾病预防方面。栗褐芽胞杆菌
更妙的是,收获后大量根瘤遗落土中,氮素富集,连后续玉米都长得壮,像给土地存了活期存折。热蓝紫链霉菌
克氏芽孢杆菌(Bacillus kochii)是芽孢杆菌属的新成员,2006年由德国科学家从高温堆肥中分离,命名致敬现代微生物学奠基人罗伯特·科赫。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适温度45–55 ℃,pH 6.5–8.5,兼具“嗜热+解磷+拮抗”三重技能,是土壤微生态研究的热点菌种。一、解磷促生菌株TP-6分泌葡萄糖酸、乳酸和磷酸酶,可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg·kg⁻¹,盆栽玉米根际有效磷提高42 %,植株干重增加30 %;同时产IAA 18 mg·L⁻¹,诱导侧根数量增35 %,吸钾量提20 %,实现“氮磷钾”三要素同步活化。二、生物防治克氏芽孢杆菌产生kochii环脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎抑菌带宽达26 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,果实Vc含量提高10 %。三、工业酶潜力其耐热碱性淀粉酶更适温度65 ℃、pH 9,在纺织退浆中可省略碱中和步骤,节能15 %;耐热蛋白酶在50 ℃、pH 10下对血渍去污力提升25 %,已列入无磷洗涤剂助剂。四、环境修复与秸秆复配堆肥,24 h堆温升至65 ℃,纤维素降解率提高30 %,堆肥周期缩短7 d;菌体还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达50 mg·g⁻¹与35 mg·g⁻¹,为矿区复垦提供低成本方案。热蓝紫链霉菌