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。其独特的代谢能力使其在降解有机污染物方面表现出色,成为环境科学领域的研究热点。兔粪曲霉
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。爪哇漏斗状侧耳凤尾菇解硫胺素类芽孢杆菌属于芽孢杆菌属,是一种革兰氏阳性菌。

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。
解糖肠球菌(Enterococcus saccharolyticus)是一种革兰阳性、兼性厌氧的球菌,更早从英国稻草垫料中分离,模式菌株ATCC 43076被广用于API及VITEK®系统的质量控制。该菌因能发酵多种糖类产酸,故得名“解糖”,在分类学上与粪肠球菌、屎肠球菌并列,却极少携带典型毒力基因,安全性较高。近年研究发现,解糖肠球菌具有突出的益生潜力:它可在pH 2.5的胃酸和0.3%胆盐中保持90%存活,并分泌乳酸、乙酸等短链脂肪酸,迅速降低肠道pH,抑制沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌的定植。体外试验还显示,该菌能黏附于Caco-2细胞单层,上调紧密连接蛋白ZO-1与Occludin的表达,增强肠屏障功能,减轻脂多糖诱导的炎症反应。在动物应用中,日粮添加10^7 CFU/g解糖肠球菌可显著提高断奶仔猪平均日增重8.7%,降低料重比6.3%,并减少腹泻率一半;其代谢产物还能促进双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖,使结肠丁酸浓度升高30%,改善绒毛高度与隐窝深度比。此外,该菌对万古霉素敏感,不含vanA/vanB耐药操纵子,降低了基因横向转移风险。综上,解糖肠球菌凭借耐酸耐胆盐、产酸抑菌、增强屏障及促生长等多重功能,被视为替代抗生物质的潜力菌株,未来在婴幼儿食品、畜禽养殖及微生态制剂领域具有广阔前景。奇异水螺菌(Aquaspirillum peregrinum)是一种在科研和应用领域备受关注的细菌。

阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)是2009年印度科学家从平流层空气尘埃中分离的新种,以古印度天文学家阿耶波多命名,象征“高空来客”。菌体杆状、周生鞭毛,能形成椭圆芽孢,耐紫外、耐干燥,在pH 5–9、15–45 ℃范围内生长良好,是兼具促生与抗逆的“空中特种兵”。一、促生机制菌株AB15可分泌IAA 28 mg·L⁻¹,溶磷3.5 mg·L⁻¹,并产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶,降低植物乙烯水平,使小麦、玉米根系增35%,干旱存活率提25%;与根瘤菌共接种,大豆结瘤数提高40%,亩产增加18%。二、防病降镉菌株Cd-19对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达26 mm;同时胞外多糖吸附Cd²⁺,使糙米镉含量下降45%,达到国家限定标准,为“重金属-病害”复合障碍田提供一菌双解方案。三、工业酶潜力其耐碱淀粉酶更适pH 9、55 ℃,在洗衣液中可去除淀粉污渍,活性比市售酶高20%;低温蛋白酶在10 ℃仍保持70 %活力,为寒区洗碗粉节约能耗15 %。四、太空农业由于源自平流层,AB15对紫外、低气压具有天然适应性,已被选为“月宫一号”生物再生生命保障系统候选菌,可在微重力下稳定促生小麦,为地外基地提供微生物保障。生物脱胶过程更加温和,不会对纤维造成损伤,从而提高了纤维的质量和强度。肺形侧耳
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。兔粪曲霉
深褐芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)是芽孢杆菌属的“暗色特种兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蜡光,革兰氏阳性,杆状细胞可形成椭圆芽孢,耐干燥、耐紫外、耐碱,更适30–37 ℃,pH 6–9,广分布于土壤、海洋沉积物和植物根际。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽与几丁质酶,对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯抑菌带宽达26 mm;温室试验亩施200 g菌粉,黄瓜枯萎病指下降45 %,农药用量减少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢杆菌产IAA 20 mg·L⁻¹,溶磷3.2 mg·L⁻¹,并产挥发性2,3-丁二醇,诱导玉米侧根增30 %,吸钾量提22 %;干旱胁迫下,小麦叶片相对含水量提高8 %,产量增10 %。三、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性,已用于无磷洗涤剂,血渍去污力提升30 %;耐热淀粉酶90 ℃半衰期2 h,为纺织退浆省去中和环节,节能15 %。四、抗辐射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸钙,对紫外、γ射线具有极强抵抗力,被ESA选为“火星模拟灭菌”指示菌,用于检测航天器表面消毒效果。未来,借助合成生物学,把深褐芽孢杆菌的抑菌、产酶、抗辐射模块植入枯草底盘,可构建“一菌多用”细胞工厂,为绿色农业、清洁洗涤和太空灭菌提供可持续的微生物钥匙。兔粪曲霉