黑色葡萄穗霉

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 %。Paenibacillus sputi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。

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。

MY培养基（Malt-Yeast Extract Medium）是“麦芽-酵母”双营养的经典富集培养基，配方简洁却营养爆棚：麦芽浸粉20 g、酵母粉4 g、葡萄糖10 g，补水至1 L，pH自然5.6±0.2，无需调节即可释放麦芽淀粉酶持续供糖，形成“缓释碳源”效应。其低pH与高还原糖组合，既能抑制多数细菌蔓延，又为酵母、丝状菌及嗜酸微藻提供“即食”氮碳，是实验室摇瓶、工业菌种活化与次级代谢研究的“第一步”。在酿酒酵母中，30℃、200 r/min培养16 h，OD₆₀₀轻松破1.5，细胞活性>95%，直接转接乙醇发酵罐可缩短延滞期6 h；若用于产赤霉素藤仓镰刀菌，只需将葡萄糖降至5 g，并补加0.5 g NH₄NO₃，28℃静置5天，赤霉素GA₃产量可达320 mg L⁻¹，比PDB提高40%。MY培养基的另一优势是“可视化”：含2%琼脂即成MYA平板，菌落形态饱满、色素鲜艳，青霉呈蓝绿，红酵母显玫瑰红，常被用作教学示范板。质量控制亦轻松：高压后若颜色加深，说明美拉德反应过度，可改用115℃灭菌20 min；室温存放1个月仍澄清，即可继续使用。凭借其组分明确、成本低廉、配制快速，MY培养基已从传统酿酒实验室走向合成生物学、次级代谢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。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。

潘诺尼亚锁霉（Itersonilia pannonica）是一株担子菌门、锁霉属的低温丝状菌，原产中国，常见于草地、腐叶及冷藏蔬菜表面。菌丝白色至淡黄，扩展呈绒毯状，更适生长17℃，pH6，需氧，对盐浓度变化敏感，4℃保存即可。一、科研价值耐冷特性使其成为冷链食品研究的模式菌；与毡状金孢霉近缘，基因组含多种细胞壁降解酶基因，可用于低温酶筛选及担子菌系统发育分析。二、生物防治潜力培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌抑制圈达15–20 mm，并能分泌几丁质酶，分解线虫卵壳，盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %，为开发低温生剂提供候选。三、低温酶应用菌株在10℃仍产较高活性纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，可用于低温洗涤、纸浆漂白或冷链废弃物降解，节能20 %，降低高温处理成本。四、教学与质控生物危害四类，培养简易，国内多所高校将其列入“冷链微生物”教学实验，学生可通过梯度平板直观观察低温生长曲线，并用于冷藏食品监测的阳性对照。未来，借助合成生物学，把潘诺尼亚锁霉的冷活性酶基因导入工业酵母，有望构建“冷链-降解”一体化细胞工厂，为冷链物流、低温环保和绿色防控提供新工具。小小锁霉，用一把“冷钥匙”开启低温生物技术的广阔天地。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。墨绿链霉菌

温室示踪显示，一亩接种的春豌豆可少施18公斤尿素，籽粒蛋白却增3.6%，相当于多收两袋奶粉。黑色葡萄穗霉

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖，更适生长温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反复冻融，是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸，冷休克蛋白Csp持续表达，使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性，为“零度工厂”提供分子基础。在农业端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面，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 ℃，为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案；与冰藻共培养时，还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹，让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘，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高值反应。黑色葡萄穗霉