无机磷细菌培养基(不含琼脂)是专为“溶磷菌”筛选与活性测定设计的合成液体培养基。其配方精髓在于“难溶磷”:磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕以悬浮颗粒形式存在,不提供任何磷;葡萄糖或甘露醇担任碳源,硫酸铵为氮源,并辅以Mg²⁺、K⁺、微量元素及磷酸盐缓冲液,pH稳定在6.8–7.2。唯有能分泌有机酸、质子或磷酸酶的细菌,方可将不溶性磷转化为可溶PO₄³⁻,供自身同化并释放到液相中,使原本乳白的悬浊液逐渐澄清,上清有效磷浓度上升,实现“溶磷”可视化与可量化。实验流程简洁高效:250 mL三角瓶装50 mL培养液,接入土壤或根际稀释液,28℃、170 r/min振荡培养5–7天;每24 h取样离心,钼锑抗比色法测定钼蓝吸光度,绘制“溶磷-时间”曲线。高效菌株72 h内上清磷浓度可突破200 mg·L⁻¹,pH降至4.5以下,溶磷率与酸度呈明显负相关。若需高通量比较,可改用96深孔板,同步测定OD₆₀₀与可溶性磷,计算单位生物量溶磷效率,快速锁定优良菌株。质量控制要点:灭菌后磷酸三钙易沉降,使用前需涡旋或磁力搅拌重悬;背景可溶磷须低于0.5 mg·L⁻¹,避免假阳性。储存过程若出现絮凝,多为钙-蛋白复合物,可超声打散,不影响活性。这种能力使其在微生物界中独树一帜,也为它在多个领域的应用提供了基础。白浅灰链霉菌
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。石蜡节杆菌菌株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。

耐热芽孢芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus,旧称Bacillus stearothermophilus)是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活,被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于:细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物,降低膜流动性;组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA,防止高温断裂;同时拥有一套高效热休克蛋白(Hsp)系统,可快速修复变性蛋白。在工业酶领域,耐热芽孢芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高,可将淀粉液化时间缩短一半,广用于酒精、制糖、纺织退浆,年市场需求超万吨;耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80%活性,可用于洗涤剂,提高低温洗衣的去污力。此外,该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶,在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。农业与环境方面,科学家将其与堆肥菌系复配,使堆温迅速升至65 ℃,加速有机质分解,杀灭病原菌和杂草种子,缩短堆肥周期30%;在油田,耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境,利用原油为碳源,产生生物表面活性剂,提高采收率5–8%。
盐反硝化枝芽孢杆菌(Virgibacillus halodenitrificans)是芽孢杆菌科中兼具“嗜盐”与“反硝化”双重技能的稀有物种。模式菌株 ATCC 49067 分离自法国太阳能盐场,可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范围内生长,更适盐度 3–7 %、pH 7.4–7.5,细胞壁含 meso-DAP,肽聚糖厚且膜脂分支,赋予其耐高渗与碱胁迫的能力。一、盐中反硝化该菌携带完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇,能在 3–12 % 盐度下将 NO₃⁻ 依次还原为 N₂,并同步积累四氢嘧啶作为相容溶质,既完成脱氮又抵御渗透冲击。实验室摇瓶试验显示,盐度 8 % 时其对 NO₃⁻-N 去除率仍达 90 % 以上,N₂O 释放量低于检测限,为高盐废水生物脱氮提供了“零碳源”方案。二、油田与暗管应用菌株 WH-6 被制成“热-盐双耐”菌剂,在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水体系中,通过优先利用 NO₃⁻ 作电子受体,抑制硫酸盐还原菌活性,使 H₂S 产量下降 70 %,延长注水井管柱寿命。同时,含该菌的清淤剂与多孔沸石复配,用于盐碱地暗管排盐,一年后盐水收集率提高 35 %,出口浑浊度降至 4.7 mg L⁻¹,明显缓解因泥沙堵塞造成的维护难题。三、农业与生态修复在 1 % 盐度盆栽中,接种 10⁷ CFU g⁻¹ 土壤,可使生菜根际钾提高 20 %,硝酸盐含量下降 15 %,产量增 12 %。

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。土地鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis terrae)是一种具有重要环境修复潜力的微生物。南海栖海洋菌
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。白浅灰链霉菌
嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alcalophilus)是芽孢杆菌属的“高碱”。菌体杆状、周生鞭毛,能在 pH 9–11 的极端碱性环境中旺盛生长,芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min,是研究碱适应与工业酶的模式菌株。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白(nhaA、nhaC)和碳酸酐酶,将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态;细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸,膜脂分支化程度高,为高温高碱酶表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱淀粉酶更适 pH 10、90 ℃,用于纺织退浆可省略中和步骤,节能 15 %;耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性,已列入无磷洗涤剂,血渍、奶渍去污力提升 30 %;耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白,氯用量减少 30 %,降低可吸附有机卤化物(AOX)排放。三、农业应用菌株 AB-10 产 IAA 15 mg·L⁻¹,并溶磷 2.6 mg·L⁻¹,使玉米根系增 28 %,吸磷量提 18 %;与秸秆复配堆肥,24 h 堆温升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d,杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、环境修复胞外多糖能吸附 Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达 50 mg·g⁻¹ 与 35 mg·g⁻¹;在 pH 9 的苏打盐碱土中定殖后,水稻产量增加 10 %,土壤交换性钠下降 15 %。白浅灰链霉菌