解淀粉芽孢杆菌是土壤里藏着的一把“生物刀”。它在营养充足时长成杆状,一遇干旱、高温便缩成厚壁芽孢,可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒三小时,十年后遇水仍能萌发。复苏后,它先分泌α-淀粉酶、葡聚糖酶,把作物根际的淀粉、果胶切成低聚糖,抢得碳源,同时释放表面活性素、伊枯草菌素等脂肽,像微型剪刀刺破病原菌膜,对白绢、枯萎、灰霉的抑制率超过七成;还能诱导植物开启系统抗性,番茄未染病就先“武装”叶片。温室试验显示,每亩用两百克菌粉拌基质,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能将难溶磷酸钙转化为有效磷,并分泌植物素前体,使玉米须根量增三成,亩产提8%。东北连作大豆田因它缓解“磷饥饿”,减少化肥施用量一成。如今,生物公司以玉米浆发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、滴灌皆宜,保质期两年,运输不必冷链。科学家还在其基因组里插入耐盐基因,让它在西北盐碱地也能萌发,为弃荒滩涂夺回粮田。解淀粉芽孢杆菌用肉眼看不见的臂膀,托住绿色农业的明天:让农药瓶少一个,饭碗多一粒,也让板结的土地重新呼吸。随着人们对环保和可持续发展的关注不断增加,生物脱胶技术越来越受到重视。树脂枝孢霉
谲诈明串珠菌(Leuconostoc fallax)是明串珠菌属中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑,细胞球形成对,发酵葡萄糖产酸产气,看似温顺,却能在泡菜前期迅速增殖,借“糖衣”胞外多糖包裹自己,欺骗宿主免疫系统,故得“谲诈”之名。基因组分析揭示,它携带一套罕见的寡肽转运与组氨酸激酶双组分系统,可感知渗透压与酸度变化,一旦环境pH降至4.0以下,便启动“式”产酸爆发,短时间内释放大量乳酸与乙酸,排挤同坛的乳酸菌盟友,独占发酵主导权。更“狡黠”的是,该菌能分泌一种细菌素Fallaxin,对李斯特菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性食源性致病菌具有窄谱杀伤,却对自身及泡菜关键菌株无害,借此在微生态博弈中“借刀杀人”。然而,其高活性胞外多糖合成酶在低温(4℃)仍持续表达,导致泡菜后熟期口感发黏,被食品工程师视为“品质陷阱”。研究尝试通过CRISPR敲除其负调控基因rex,使谲诈明串珠菌在pH 3.8即自动休眠,既保留抑菌特长,又避免过度产黏,为精细控制传统发酵蔬菜的微生态提供了一把“基因开关”。小刺青霉昼夜输送给花生,亩产蛋白因此提升三成,农户少施20公斤尿素,却多收一筐饱满果仁。

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。
Bushnell-Haas琼脂(Bushnell-Haas Agar,简称BH琼脂)是一种专为检测环境微生物降解烃类能力而设计的合成培养基。其配方精简而精细:以磷酸钾缓冲对维持pH 7.0±0.2,硫酸铵提供氮源,氯化钠、硫酸镁与微量金属盐构成基本离子环境,却不含任何有机碳源。正这份“刻意为之的贫瘠”,使BH琼脂成为筛选“吃油微生物”的黄金标准——只有当培养皿中额外滴加柴油、石蜡或多环芳烃时,能利用这些烃类作为碳与能源的细菌、酵母乃至菌才会长出可见菌落,降解能力越强,菌落周围出现透明晕圈的速度越快、直径越大。自1940年代问世以来,BH琼脂被广用于石油污染土壤、海洋表面膜及工业废水的微生物资源普查。研究人员只需将样品匀浆涂布于表面覆有薄层原油的BH平板,28℃培养3–7天,即可依据菌落形态与晕圈初步分离高效降解株;再结合GC-MS测定残余烃量,可在两周内完成从筛选到定量评价的完整流程。近年来,随着极端环境研究升温,BH配方被灵活调整:添加3% NaCl可分离耐海盐烃降解菌;降低pH至4.5、补充Cu²⁺则用于勘查酸性矿山废水中的耐重金属菌。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。

沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时,它像普通杆菌分裂繁殖;一旦遇干旱、高温或高盐,便迅速缩成圆芽孢,外壁裹满吡啶二羧酸,耐热八十度、耐旱十年,只等雨露归来。植保学家爱把它当“生物卫兵”:芽孢萌发后分泌脂肽、几丁质酶,可撕破病原菌壁,使灰霉、枯萎菌无法入侵番茄、黄瓜;同时激发植物系统抗性,让叶片自己升“警备”。温室试验显示,育苗土中每克添百万芽孢,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能将有机磷长链分解成植物可吸收的正磷酸盐,相当于给土壤配了“微肥”。如今,生物公司以糖蜜发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、灌根皆宜,保质期两年,运输不必冷链。科学家还在其基因组里插入耐盐基因,让它在西北盐碱地也能萌发,为弃荒滩涂夺回粮田。小小沙福芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。除了在环境修复中的应用,土地鞘氨醇盒菌在生态系统中也扮演着重要角色。新疆假单胞菌
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。树脂枝孢霉
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。树脂枝孢霉