嗜碱芽胞杆菌

德氏乳杆菌德氏亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一，1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动，专性发酵葡萄糖产乳酸，更适生长温度42～45℃，可在pH 3.5的酸环境中存活，耐高温却畏冷，4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb，代谢途径精简，却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统，使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸，抑制菌。工业上，它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种，与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2，形成细腻凝乳与特征性乙醛风味；同时分泌胞外多糖，赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现，其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮，诱导IL-10分泌，缓解小鼠结肠炎；热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号，增强肠道IgA应答，兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起，德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”，可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素，为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。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。嗜碱芽胞杆菌

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。瓶形毛壳瘤内菌变膨体，固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，日夜输送给宿主，自己只留一口碳糖。

深褐芽孢杆菌（Bacillus atrophaeus）是芽孢杆菌属的“暗色特种兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蜡光，革兰氏阳性，杆状细胞可形成椭圆芽孢，耐干燥、耐紫外、耐碱，更适30–37 ℃，pH 6–9，广分布于土壤、海洋沉积物和植物根际。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽与几丁质酶，对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯抑菌带宽达26 mm；温室试验亩施200 g菌粉，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢杆菌产IAA 20 mg·L⁻¹，溶磷3.2 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸钾量提22 %；干旱胁迫下，小麦叶片相对含水量提高8 %，产量增10 %。三、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性，已用于无磷洗涤剂，血渍去污力提升30 %；耐热淀粉酶90 ℃半衰期2 h，为纺织退浆省去中和环节，节能15 %。四、抗辐射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸钙，对紫外、γ射线具有极强抵抗力，被ESA选为“火星模拟灭菌”指示菌，用于检测航天器表面消毒效果。未来，借助合成生物学，把深褐芽孢杆菌的抑菌、产酶、抗辐射模块植入枯草底盘，可构建“一菌多用”细胞工厂，为绿色农业、清洁洗涤和太空灭菌提供可持续的微生物钥匙。

赫氏埃希氏菌是深海热液口的“化学魔术师”，能在摄氏百度、千倍大气压的暗夜里，把硫化氢当早餐，把二氧化碳当点心来款待。它用氢硫还氧酶把剧毒硫化氢拆成电子与质子，驱动ATP合酶高速旋转，合成能量，再借逆三羧酸循环把无机碳织成有机糖，无需阳光，也能养活整片“黑烟囱”丛林。科学家搭乘深潜器采集菌体，发现其细胞膜含特殊醚键脂质，像给自身裹上耐高温的陶瓷瓦，蛋白质内部也布满离子键，仿佛微型钢铁骨架，才让它在沸水中依旧柔韧。实验室里，研究团队把它的固碳基因簇移植到工业大肠杆菌，使后者能在废气流里自养生长，产出的聚羟基脂肪酸酯可制可降解塑料，为碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌，用肉眼看不见的臂膀，托住地球深部与未来的绿色循环。其适生长温度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。

巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus pakistanensis）是2009年从巴基斯坦干旱区大豆根际分离的新种，因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非赖氨酸，在属内独树一帜。菌体革兰氏阳性、具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范围内生长，并耐受150mM硼酸，被视为“中度耐硼”的旱地先锋。在抗逆机制上，该菌细胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺为主，脂肪酸iso-C18:0占30%，赋予其高膜稳定性；基因组G+C含量37%，携带多重外排泵与渗透调节基因，可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。功能层面，巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌表现出“促生-抗病-解”三合一特性。实验室条件下，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%；菌液处理后，花生根结线虫侵染率下降42%，对南方根结线虫卵孵化抑制率超60%，为线虫绿色防控提供新选择。此外，该菌对革兰氏阴性植物病原菌具有明显抑菌圈，代谢产物中的酶抑制剂可干扰细菌双功能酶系统，相关菌机制仍在持续解析。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。弧菌属

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%。嗜碱芽胞杆菌

花园芽孢杆菌（Bacillus horti）更早从花园腐殖土中分离，因而得名。菌落奶白、边缘整齐，杆状细胞具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐碱、耐盐、耐干燥，在pH 6–9、15–45℃范围内生长良好，是典型“环境通吃型”根际益生菌。一、防病降毒花园芽孢杆菌能分泌表面活性素、fengycin等环脂肽，破坏病原膜结构，对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达26mm；同时产生芳基酰胺酶，降莠定、甲磺隆等碱性除草剂，土壤残留量7d内下降60%，为连作障碍田“”。二、促生提质菌株IAA产量25mg/L，溶磷3.2mg/L，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导黄瓜、生菜根系增30%，叶绿素提高2SPAD单位；大棚试验显示，亩施200g菌粉可使番茄Vc增加12%，糖酸比更协调，货架期延长4d。三、工业酶潜力其耐碱纤维素酶更适pH9、50℃，在洗衣液中仍保持80%活性，可替代化学去渍剂；低温淀粉酶10℃下活力保留70%，为寒区洗碗粉节约能耗20%。四、未来展望借助合成生物学，将花园芽孢杆菌的降毒、促生、耐冷模块植入枯草底盘，可构建“一菌多效”工程菌，用于碱要害田、寒地蔬菜基地及城市绿化基质，让花园芽孢杆菌从“花园”走向更广阔的大地。嗜碱芽胞杆菌