乳酸铁营养琼脂(Lactose Iron Nutrient Agar)是一种兼具选择性、鉴别性与营养性的复合培养基,常用于食品、水质及临床标本中革兰阴性肠道菌的快速分离与初步鉴定。其关键原理在于“双指示”设计:乳糖作为可发酵碳源,与铁盐共同构成判别系统——能发酵乳糖的菌株产酸,使酚红指示剂由红变黄;若同时产气,则可在培养基内形成气泡或裂缝。而铁离子的加入,让具备硫化氢(H₂S)生成酶的细菌(如某些变形杆菌、沙门氏菌)将硫代硫酸钠还原,与Fe²⁺结合生成黑色FeS沉淀,菌落中心呈现特征性黑心,实现“一眼辨菌”。配方上,乳酸铁营养琼脂在营养琼脂基础上添加1%乳糖、0.02%硫代硫酸钠与0.02%柠檬酸铁铵,pH调至7.4±0.2,既保证肠杆菌科的基本营养需求,又通过高糖与铁盐抑制部分非目标菌的过度生长。倾注平板后呈淡红色半透明,若室温存放出现泛黄,说明培养基已酸化,需弃用。接种时,多采用分区划线,35℃培养18–24小时即可读取结果:乳糖发酵阳性菌(如大肠埃希菌)形成黄色、边缘整齐的大菌落;乳糖阴性菌(如志贺菌)则保持红色;若菌落中心发黑,则提示H₂S阳性,需进一步做血清学或质谱确认。耐热芽孢芽孢杆菌是微生物世界的“高温铁人”。奶酪假丝酵母
改良磁螺菌生长培养基(Modified Magnetospirillum Growth Medium, mMGM)是在经典MSGM配方基础上,通过碳源、铁源与还原系统的精细微调,实现 Magnetospirillum 属菌株高密度生长与磁小体高产的“两步法”培养基。其设计思路遵循“先增殖、后成磁”:预培养阶段采用低铁(2 µM Fe³⁺)的琥珀酸钠-乳酸盐双碳源体系,缓冲盐浓度降至 5 mM K₂HPO₄,并加入 0.5 g L⁻¹ 抗坏血酸维持 Eh +50 mV,既满足菌体快速分裂,又避免铁过载抑制;待 OD₅₆₅ 达 0.2 时,通过一次性脉冲补加 100 µM 酸化 FeCl₃ 及 0.2 g L⁻¹ 硫代乙醇酸钠,瞬间制造微氧-还原界面,触发磁小体合成通路,磁响应系数(Cmag)可在 12 h 内由 0.2 升至 1.0,磁小体产量提高 4 倍,达 45 mg L⁻¹,而细胞干重仍保持 2.1 g L⁻¹,实现“量质齐升”。配方细节兼顾磁铁矿晶型完美度:钙离子控制在 0.5 mM,既稳定细胞膜,又避免碳酸钙共沉淀包裹磁小体;钴掺杂实验表明,在改良培养基中添加 1 µM Co²⁺ 可在晶体中引入 1.2 at.% 的 Co,矫顽力由 12 mT 提升至 22 mT,为后续制备硬磁纳米材料提供生物源头。色素节杆菌其基因组已被测序,为分子生物学和生物技术研究提供了丰富的资源。

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。
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%。其IAA产量达118mg/L,明显高于同属菌株,可刺激小麦根长增加35%,干重提高28%。

蔬菜芽孢杆菌(Bacillus oleronius)是芽孢杆菌属里“更懂蔬菜”的专性住客。更初从腐烂生菜叶脉中分离,菌体纤细、革兰氏阳性,具周生鞭毛,能形成椭圆芽孢,耐干燥、耐低氧,可在pH 5–9、温度15–40℃范围内生长,更适与蔬菜根际环境高度重叠,故得名“oleronius”(拉丁语“菜园的”)。它的首要武器是“蔬菜定制”抑菌谱。菌株QSI-1可分泌酰基高丝氨酸内酯酶(AHL-lactonase),切断软腐欧文氏菌、胡萝卜果胶杆菌的群体感应信号,使病原菌无法启动果胶酶基因,白菜软腐病斑减少70%;同时产生表面活性素与fengycin,对番茄叶霉、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm,且能形成生物膜覆盖伤口,阻止二次侵染。第二技能是“温和促生”。蔬菜芽孢杆菌合成IAA 20 mg/L,并溶出有机磷3.2 mg/L,诱导生菜、菠菜根系增30%,叶绿素提高1.5个SPAD单位,硝酸盐含量下降12%,明显提升蔬菜品质与安全。工厂化应用上,研究者将菌株QSI-1与褐藻寡糖复配,制成活菌数10⁸ CFU/mL的“蔬菜保鲜微乳”,采后喷施可抑制软腐、灰霉,使生菜货架期由7 d延至14 d,失重率<5%,已在上海崇明有机农场示范推广。它能够耐受高剂量的辐射,这使其在研究微生物的辐射抗性和DNA修复机制方面具有重要价值。威斯康星米勒菌
在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。奶酪假丝酵母
特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)是芽孢杆菌属中一颗快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被发现,它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的废水中保持活性,芽孢能休眠十年不死,被视作“极端环境基因库”。其抗逆机制由“吸附-代谢-固定”三级网络组成:ArsR-arsB-arsC操纵子把As³⁺氧化为低毒As⁵⁺并泵出胞外;组氨酸富集蛋白Teq可吸附Au³⁺、Cd²⁺,吸附量达50mg/g,使湖南砷污染稻田两年可溶砷下降45%,稻米增产15%,籽粒砷低于国标一半。在农业领域,特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。菌株M408F10-3F8对12种病原菌和卵菌有强拮抗作用,黄瓜枯萎盆栽防效58%,与多菌灵相当,同时分泌IAA促生;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;菌株20Q9B-2-14对马铃薯软腐病菌抑制明显,为生防制剂添新选项。在水产养殖中,菌株ZSGD5与Bt-CO通过“异养硝化-好氧反硝化”低耗氧途径,把氨氮、亚硝酸盐迅速转为氮气逸出,5℃仍保持活性,可使斑节虾、花白鲢池塘氨氮下降60%,换水量减少三成。奶酪假丝酵母