异常嗜冷芽孢杆菌(Bacillus psychrodurans)是芽孢杆菌家族里的“极地居民”。它可在−2 ℃缓慢生长,更适温度只15 ℃,比较高不超过30 ℃,却能在南极冻土、深海沉积物中形成椭圆芽孢,耐−20 ℃冷冻和反复冻融,被视作研究低温适应的模式菌之一。其“耐寒密码”有三重:细胞膜富含支链和短链脂肪酸,保持流动性;冷休克蛋白Csp与RNA伴侣协同,防止核酸二级结构冻结;兼产低温活性酶,在4 ℃仍具80 %活力,为冬季生物过程提供催化可能。在农业上,菌株L-4分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶磷2.3 mg·L⁻¹,4 ℃下仍使冬小麦根长增25 %,返青期提前5天,分蘖数提高一成,相当于给作物“穿”上生物羽绒服。工业端,它的耐冷蛋白酶已在洗涤剂中试用,10 ℃洗衣去污力提升30 %,节能20 %;低温淀粉酶可将糖化温度由60 ℃降至35 ℃,为冬季酒精发酵省蒸汽、减碳排。环境修复方面,菌株ANT-1在−5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %,为极地溢油、寒区输油管泄漏提供原位生物修复方案。未来,借助合成生物学,把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产菌,有望实现“零加热”生物制造,让微生物在冰水里也能为人类催化价值反应。小小嗜冷芽孢杆菌,用极端低温下的生存智慧,把寒冷转化为绿色科技的新动能。这种细菌不仅在科学研究中备受关注,还在工业、农业和医药等领域展现出巨大的应用前景。丙氨菌素链霉菌
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。棉壳二孢它属于芽孢杆菌属,具有形成孢子的能力,这使得它能够在恶劣的环境条件下保持稳定。

长赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus macroides)是2013年从鲤肠道中分离的新成员,因细胞呈长杆、链状排列而得名。它能在1/2LB培养基上形成浅褐色、光滑、直径约1mm的菌落,革兰氏阳性,具周生鞭毛,可产卵圆形芽孢,耐pH6–9、盐0–6%,更适温度35–37℃,对干旱、高温和胆汁盐均有良好适应力。其“本领”在于三酶合一:吲哚乙酸(IAA)分泌量达18mg/L,可刺激小麦根长增加35%;ACC脱氨酶活性降低植物乙烯水平,缓解盐胁迫;铁载体与蛋白酶协同,可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌,抑菌带宽22–28mm。山东大棚试验显示,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%。工业端,菌株ZJB-17009的酯酶对N-苯乙酰-DL-氨基酸水解选择性达99%,已被用于绿色合成L-氨基酸;另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯,使基酒主体香提高30%,为“增香菌”提供新选择。未来,借助合成生物学,长赖氨酸芽孢杆菌有望被植入耐盐、产聚-γ-谷氨酸模块,成为盐碱地“一菌多效”的先锋,让贫瘠土地也飘出丰收香。
赫氏埃希氏菌是深海热液口的“化学魔术师”,能在摄氏百度、千倍大气压的暗夜里,把硫化氢当早餐,把二氧化碳当点心来款待。它用氢硫还氧酶把剧毒硫化氢拆成电子与质子,驱动ATP合酶高速旋转,合成能量,再借逆三羧酸循环把无机碳织成有机糖,无需阳光,也能养活整片“黑烟囱”丛林。科学家搭乘深潜器采集菌体,发现其细胞膜含特殊醚键脂质,像给自身裹上耐高温的陶瓷瓦,蛋白质内部也布满离子键,仿佛微型钢铁骨架,才让它在沸水中依旧柔韧。实验室里,研究团队把它的固碳基因簇移植到工业大肠杆菌,使后者能在废气流里自养生长,产出的聚羟基脂肪酸酯可制可降解塑料,为碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌,用肉眼看不见的臂膀,托住地球深部与未来的绿色循环。在科研领域,奇异水螺菌常被用作研究微生物生态、基因调控和代谢途径的模型生物。

MB培养基基础(Marine Broth Base)是一种专为海洋细菌设计的富营养液体培养基,由蛋白胨、酵母粉及多种无机盐组成,pH 7.2–7.6,渗透压与海水相当。配方中氯化钠浓度约2–3%,并补充镁、钾、钙等海水中主要离子,可瞬时启动依赖高盐环境的嗜盐菌与耐盐菌,缩短延滞期。实验室常规做法是将培养基干粉溶解于蒸馏水后,补加陈海水或人工海盐,即可恢复接近自然海水的离子谱,使挑剔的海洋放线菌、弧菌、假单胞菌等迅速进入对数生长,用于后续分离、保藏或活性物质筛选。由于海洋微生物常产色素、抗生物质及胞外多糖,MB培养基的高营养特性可充分展现这些次级代谢潜能:弧菌在28℃、180 r/min振荡培养12小时,菌浓即可达10⁹ CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus则分泌墨蓝色素,使整瓶培养液变为靛蓝,成为天然色素研究的理想起点。若需固体培养,只需补加1.5%琼脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉积物悬液,28℃培养2–3天,挑取形态各异的单菌落进行16S rDNA鉴定,流程简洁高效。在质量控制方面,MB培养基需用人工海水或陈海水配制,切忌直接使用自来水,以免钙镁离子不足或氯残留抑制菌体;灭菌后若出现沉淀,多为镁盐析出,可50℃水浴复溶,不影响使用。
其芽孢可抗紫外、耐干燥,货架期长达24个月,为商品化奠定基础。丙氨菌素链霉菌
球芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)是芽孢杆菌属里的“圆球”,因细胞呈规整杆状、芽孢却近球形而得名。它广分布于土壤、淡水及蚊幼虫孳生水体,对碱性环境(pH 9–10)和高温(50 ℃)具有良好耐受性,是兼具环境治理与生物防治双重价值的稀有菌种。一、杀蚊利器球芽孢杆菌更被称道的是其对蚊幼虫的专一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步产生二元素蛋白(BinA/BinB),被库蚊、按蚊幼虫摄食后,素在中肠结合受体,造成离子失衡、麻痹死亡,24 h致死率可达95 %以上,而对鱼类、哺乳动物几乎无害。WHO已将其列入“全球媒介生物防治推荐菌剂”,并制成可湿性粉剂或缓释颗粒,用于登革热、疟疾高发区的蚊媒控制,年撒施面积逾千万公顷。二、环境修复球芽孢杆菌还能分泌碱性蛋白酶和脂肪酶,在pH 10、45 ℃条件下仍保持80 %活性,可用于高碱含油废水处理。实验表明,向炼油废水中投加10⁷ CFU mL⁻¹菌液,7天COD去除率提升30 %,污泥量减少25 %,为高盐高碱工业废水提供低成本生物强化方案。三、农业应用菌株IAB-109对番茄青枯、辣椒疫霉具明显拮抗作用,抑菌带宽20 mm;同时产IAA 15 mg L⁻¹,盆栽玉米根长增28 %,产量提10 %。丙氨菌素链霉菌