嗜气芽孢杆菌(Bacillus aerophilus)是芽孢杆菌属里的“氧气狂热者”,2004年随以色列高空气球首先被分离,可在0.8–21 % O₂范围内旺盛生长,更适氧分压高于普通土壤芽孢杆菌2倍,故得名“嗜气”。其菌落呈乳白色、边缘卷发状,革兰氏阳性,具周生鞭毛,能形成椭圆芽孢,耐紫外、耐干燥,货架期长达3年,为制剂化提供质量载体。在土壤复苏后,嗜气芽孢杆菌迅速启动“三效机制”:①分泌吲哚乙酸(IAA)25 mg/L,刺激玉米、番茄根系增长30 %;②产蛋白酶、纤维素酶,分解作物残体,释放养分;③合成表面活性素、fengycin,对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm,且能诱导植物ISR,降低农药用量40 %。田间试验显示,每亩用200 g菌粉(10⁸ CFU/g)拌种,小麦返青期根际磷提高32 %,千粒重增1.8 g,产量提升8.5 %;在大棚番茄上,滴灌菌液可使灰霉病指下降45 %,果实Vc含量提高12 %,糖酸比更协调。工业端,嗜气芽孢杆菌是“低温酶工厂”。其耐有机溶剂蛋白酶在15 ℃、30 %乙醇中仍保持70 %活性,可用于洗涤剂;耐碱脂肪酶更适pH 10,适用于乳制品CIP清洗,节能20 %。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”。柑橘叶点霉
拟近缘鞘孢菌(Chalara pseudoaffinis)是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌,更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色,基质菌丝发达,可形成瓶梗式分生孢子器,产椭圆形分生孢子,需氧、耐低温,4 ℃仍可缓慢生长,适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面,该菌能分泌一系列细胞壁降解酶,可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素,促进有机质矿化,为水体微生物提供碳源 。初步试验表明,其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性,抑菌圈直径15–20 mm,同时可产生几丁质酶,破坏线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上,拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出,10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力,可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白,节能20 %并减少高温处理成本 。此外,其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”,高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验,安全等级为四类,操作简便 。氧化胺黄色杆菌菌株2-2a对大豆炭疽、黑斑、灰斑等叶部病害及根腐、立枯等土传病害兼具防效,且定殖速度快。

苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体,内藏δ-内;当鳞翅目幼虫咬食叶片,晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮,几分钟内停止取食,芽孢乘虚进入血腔,引发败血症,害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂,可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下,且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。因其安全无残留,我国年产量已达3.5万吨,覆盖333万公顷农田,成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻,培育的Bt作物毕生自带抗虫盾,减少农药喷洒七成以上 。从茶园到玉米地,再到防蚊孑孓的水塘,Bt用显微镜下的臂膀,为人类守住绿色丰收与清洁水源 。
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。更妙的是,它能分解有机磷长链,释放正磷酸供作物吸收,相当于给土壤配了“微肥”。

BM液体培养基,全名Basal Mineral Liquid Medium,是微生物学界公认的“极简配方”。它只提供生命必需的矿物元素:K₂HPO₄ 1.0 g、KH₂PO₄ 1.0 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、CaCl₂·2H₂O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g,加蒸馏水至1 L,pH 6.5±0.1,无碳、无氮、无有机微量元素,因此也被称为“空白画布”。研究者可根据目标菌的代谢特点,精确添加单一碳源(如葡萄糖、苯甲酸、甲烷)、氮源(如NH₄Cl、NO₃⁻或尿素)及特定金属,实现代谢通路、降解基因或耐受机制的单变量研究。BM的高纯度与低背景使其成为环境微生物分离的优先。取河水或土壤浸提液,经0.22 μm过滤除菌后,取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶,再投加目标污染物(如50 mg L⁻¹多环芳烃),28℃、150 r/min培养7天,即可富集到以该污染物为碳能源的降解菌群。继代3次后,稀释涂布于含BM的固体平板,菌落纯化率可达90%以上,极大减少杂菌干扰。此外,BM培养基在合成生物学中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定浓度的¹³C-葡萄糖或¹⁵N-NH₄Cl,实现全菌体同位素标记,为蛋白质组、代谢流分析提供干净背景;也可通过缺铁、缺锌的BM,研究金属调控蛋白的功能。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。吸水链霉菌泥土亚种
基因组G+C含量37%,携带多重外排泵与渗透调节基因,可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。柑橘叶点霉
德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一,1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动,专性发酵葡萄糖产乳酸,更适生长温度42~45℃,可在pH 3.5的酸环境中存活,耐高温却畏冷,4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb,代谢途径精简,却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统,使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸,抑制菌。工业上,它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种,与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2,形成细腻凝乳与特征性乙醛风味;同时分泌胞外多糖,赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现,其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮,诱导IL-10分泌,缓解小鼠结肠炎;热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号,增强肠道IgA应答,兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起,德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”,可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素,为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。柑橘叶点霉