环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)是芽孢杆菌属的“多面手”,因菌落边缘呈规则的环状扩散而得名。菌体短杆、革兰氏阳性,具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,更适温度30–37 ℃,pH 6–9,广分布于土壤、淡水与海洋沉积物中。一、细胞壁“”该菌能产生几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和纤维素酶,可分解菌细胞壁、植物残体和甲壳类废料,为碳循环打开“绿色通道”。实验室条件下,其几丁质酶粗酶液4 h内可降解蟹壳粉60 %,为甲壳素提取提供环保方案。二、生物防治与促生菌株BC-01分泌circulin A/B环肽,对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达25 mm;同时产IAA 20 mg·L⁻¹,使玉米根长增30 %,吸磷量提22 %。大棚试验每亩滴灌200 g菌粉,黄瓜枯萎病指下降40 %,产量增12 %。三、工业酶宝库环状芽孢杆菌的碱性蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高,已用于无磷洗涤剂,血渍去污力提升30 %;耐热β-淀粉酶可将淀粉转化为麦芽糖,糖浆得率提高15 %,为食品与发酵工业提供绿色催化剂。四、医药与环保该菌能合成胞外多糖,具有良好的乳化和增稠性能,已用于面包保鲜,货架期延长3天。在工业领域,解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在生物合成方面。鸭疫里默氏杆菌
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 %。布氏犁头霉在科研领域,奇异水螺菌常被用作研究微生物生态、基因调控和代谢途径的模型生物。

MB培养基基础(Marine Broth Base)是一种专为海洋细菌设计的富营养液体培养基,由蛋白胨、酵母粉及多种无机盐组成,pH 7.2–7.6,渗透压与海水相当。配方中氯化钠浓度约2–3%,并补充镁、钾、钙等海水中主要离子,可瞬时启动依赖高盐环境的嗜盐菌与耐盐菌,缩短延滞期。实验室常规做法是将培养基干粉溶解于蒸馏水后,补加陈海水或人工海盐,即可恢复接近自然海水的离子谱,使挑剔的海洋放线菌、弧菌、假单胞菌等迅速进入对数生长,用于后续分离、保藏或活性物质筛选。由于海洋微生物常产色素、抗生物质及胞外多糖,MB培养基的高营养特性可充分展现这些次级代谢潜能:弧菌在28℃、180 r/min振荡培养12小时,菌浓即可达10⁹ CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus则分泌墨蓝色素,使整瓶培养液变为靛蓝,成为天然色素研究的理想起点。若需固体培养,只需补加1.5%琼脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉积物悬液,28℃培养2–3天,挑取形态各异的单菌落进行16S rDNA鉴定,流程简洁高效。在质量控制方面,MB培养基需用人工海水或陈海水配制,切忌直接使用自来水,以免钙镁离子不足或氯残留抑制菌体;灭菌后若出现沉淀,多为镁盐析出,可50℃水浴复溶,不影响使用。
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。浸麻类芽孢杆菌为天然纤维加工提供了一种绿色、高效且经济的方法。

堀越氏芽孢杆菌(Bacillus horikoshii)是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌,也是国际公认的模式菌株(ATCC 700161)[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性,可形成椭圆芽孢,更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃,在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢,被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(mnh、nhaC)和碳酸酐酶,可将胞内多余Na⁺排出,并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻,维持胞内pH稳态;细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸,增强膜稳定性,为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10,90 ℃半衰期>2 h,已用于淀粉糖化“一步法”,可省略传统工艺中的中和环节,节能15 %;耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍,低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能:在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下,仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹,同时胞外多糖吸附Cd²⁺,使水稻籽粒镉含量下降35 %,产量提高18 %。
侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂,直径不过微米,却能把天空搬上餐桌。鸭疫里默氏杆菌
栗褐芽孢杆菌(Bacillus badius)是芽孢杆菌属的“暗色骑士”。菌落呈独特的栗褐色、边缘不规则,革兰氏阳性大杆菌,具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢;更适温度30–37 ℃,pH 6.5–8.5,广分布于森林腐叶、草炭和动物肠道中。一、降解菌株产胞外酚氧化酶、漆酶和半纤维素酶,能把落叶、锯末中的木质-酚类物质分解成腐殖酸,7 d内稻草失重率35 %,腐殖酸含量提高1.8倍,为有机肥“褐化”提供天然菌种。二、防病促生栗褐芽孢杆菌分泌badius脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽24 mm;同时产IAA 18 mg·L⁻¹,使玉米根长增28 %,吸磷量提棚试验亩施200 g菌粉,黄瓜枯萎病指降40 %,产量增12 %。三、工业酶潜力其漆酶更适pH 5、50 ℃,对染料活性黑KN-B脱色率3 h达85 %,已用于印染废水预处理;耐碱木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性,可助纸浆漂白减少氯用量30 %。四、土壤修复菌体胞外多糖能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达45 mg g⁻¹与30 mg g⁻¹;与生物炭混施,矿区污染土壤有效态镉下降50 %,蔬菜可食部镉低于国标。鸭疫里默氏杆菌