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。浸麻类芽孢杆菌(Bacillus rettgeri)作为一种特殊的微生物,为这一课题提供了极具潜力的解决方案。葱绿毛链霉菌
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。运动海杆状菌小小耐热芽孢芽孢杆菌,用极端环境下的生存智慧,为人类工业、农业和环保打开一扇“高温之门”。

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。
酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)是2014年才被正式命名的芽孢杆菌新成员,却已在绿色农业中跑出“加速度”。菌株HS3由花生根际分离,耐酸、耐旱、耐温,pH 5.5仍能快速萌发;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。HS3的“三板斧”让土壤瞬间启动:①产IAA 45.8 mg/L,诱导玉米、花生根系激增30%以上;②溶有机磷2.9 mg/L、解钾19.9 mg/L,把固定态磷钾变成养分;③分泌蛋白酶与脂肽,抑制番茄青枯、辣椒疫霉,病指下降四成。田间数据显示,在花生-玉米间作体系下,每亩滴灌200 mL菌液(10^8 CFU/mL),花生侧磷、钾分别提高24%、53%,秕果率降54%,增产9.9%;玉米侧IAA提升68%,秃顶缩短27%,增产18.6%,相当于少施25 kg复合肥仍多打粮。工业端,菌株CNBG-PGPR-17 24 h内可把无机磷溶出277 mg/kg,并产乳酸0.27 kg/L,发酵液pH直降1单位,既当“生物酸化剂”又当“液体磷肥”,已用于蓝莓基质,使可溶性蛋白、花青素分别增加17.7%、10.5%,果实糖酸比更协调。未来,随着耐酸、耐盐基因被进一步解码,酸快生芽孢杆菌有望走进南方红壤、北方盐碱地,乃至矿区复垦,用一把“酸”钥匙打开贫瘠土壤的肥力之门,为“减磷增效”提供可持续的微生物方案。它属于水螺菌属,是一种革兰氏阴性菌,泛存在于自然环境中。

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。功能层面,巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌表现出“促生-抗病-解决”三合一特性。人类藤黄色杆菌
小小威氏芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。葱绿毛链霉菌
拟圆孢线黑粉菌(Filobasidium globisporum)隶属担子菌门、线黑粉目,是一类以冻干粉形式保存、生物危害四类的非模式菌,却在低温酶学与绿色技术领域展现巨大潜力。一、分类与培养特性菌株为乳白色、湿润的酵母状菌落,更适培养温度20℃,可在4–10℃长期冷藏存活2–25年;YPM培养基(甘露醇20g/L、酵母提取物、蛋白胨)即可满足生长,液体培养需避免长时间静置以保持活性。二、低温酶工厂在20℃条件下,该菌分泌高活性纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木质素降解酶,10℃时仍保留70%以上酶活,适合冷链废弃物处理、低温洗涤和纸浆漂白,可节省蒸汽能耗约20%。三、代谢产物多样发酵液中可检测抗生物质、色素及胞外多糖,对革兰氏阳性细菌具有明显抑制圈;其胞外多糖乳化力强,已作为天然增稠剂用于食品与化妆品小样试制。四、环境修复潜力菌丝体对苯酚、重金属Cd²⁺、Pb²⁺表现出吸附-降解双重作用,5d内可将50mg/L苯酚降至5mg/L以下,吸附铅量达45mg/g,为低温含酚废水、重金属污染水体提供生物修复候选。五、科研与安全作为四类危害微生物,操作只需BSL-1基础实验室;冻干粉复苏快、ITS序列清晰,是研究担子菌低温酶调控、孢子长期保存及冷链机制的理想模式菌。葱绿毛链霉菌