黄色柄杆菌

肉汤培养基（测磷细菌菌数）是一种把“富营养”与“溶磷筛选”合二为一的液体计数培养基。它在传统牛肉膏蛋白胨肉汤基础上进行精简：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生长因子；磷源改为0.2 g难溶性磷酸三钙，经球磨过300目，悬于蒸馏水中呈乳白混悬液；pH调至7.0±0.2，分装试管后121℃灭菌15 min，冷却振荡重悬即可接种。由于无琼脂，培养基既保持肉汤的高营养促生优势，又以悬浮颗粒Ca₃(PO₄)₂为“磷开关”，可同步完成溶磷功能验证和菌数测定，适用于土壤、根际或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速评估。操作方法沿用比较大可能数（MPN）法：将样品按10⁻¹–10⁻⁶梯度稀释，各取1 mL加入含5 mL肉汤培养基的螺口管，每稀释度3重复，28℃静置培养48 h。溶磷菌生长使Ca₃(PO₄)₂颗粒被酸溶解，培养液由乳白→局部透明→全管澄清，并伴随菌膜形成；非溶磷菌虽可增殖，但培养基保持混浊无透亮。以“出现澄清+菌膜”为阳性管，查MPN表即可算出每克样品的溶磷菌数，全程只需3天，比平板溶磷圈法缩短一半时间。质量控制要点：灭菌后磷酸三钙易沉降，使用前需涡旋混匀；若肉汤本身含磷（牛肉膏批次差异），可先用磷钼蓝法测可溶磷，超过5 mg L⁻¹即弃用。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。黄色柄杆菌

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。尼氏芽孢杆菌因其安全无残留，我国年产量已达3.5万吨，覆盖333万公顷农田，成为用量大的微生物杀虫剂 。

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体，内藏δ-内；当鳞翅目幼虫咬食叶片，晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮，几分钟内停止取食，芽孢乘虚进入血腔，引发败血症，害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂，可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下，且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。因其安全无残留，我国年产量已达3.5万吨，覆盖333万公顷农田，成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻，培育的Bt作物毕生自带抗虫盾，减少农药喷洒七成以上 。从茶园到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用显微镜下的臂膀，为人类守住绿色丰收与清洁水源 。

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。这种细菌的独特特性使其成为解决复杂环境和生物技术问题的有力候选者。

改良巴尔斯氏培养基基础（不含硫酸亚铁铵）是专为趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense等设计的高纯度液体平台。经典巴尔斯配方中，硫酸亚铁铵既作铁源又兼还原剂，却易氧化沉淀，导致批次差异大、磁小体晶型不均。改良版本彻底剔除该盐，把铁供给与氧化还原控制拆成两步：基础培养基只含乳酸钠、琥珀酸钠双碳源，酵母粉0.05 %，K₂HPO₄ 5 mmol，MgSO₄、CaCl₂及微量元素各1 mL L⁻¹，pH 6.8±0.1，经0.22 μm过滤除菌，保证无色透明、无沉淀，4 ℃可保存3个月。使用时，先在基础液中通N₂/CO₂（80:20）除氧，再按实验目标由无菌厌氧瓶补加可溶Fe(Ⅲ)-柠檬酸或FeCl₂溶液，终浓度10–100 μmol，铁形态与剂量可精确到0.1 μmol，避免传统配方一次性投铁产生的氧化应激。与此同时，通过微氧发酵系统把溶解氧稳定在0.5 %空气饱和度，氧化还原电位降至–50 mV，磁小体合成效率提升2.4倍，Cmag值达1.2以上，而细胞干重仍保持2 g L⁻¹。改良基础还兼容同位素标记与金属掺杂：只需把⁵⁷Fe-柠檬酸或CoCl₂按1 at.%比例加入，即可制备高纯度⁵⁷Fe或Co掺杂磁小体，为Mössbauer谱、磁热疗研究提供批次可重复的生物纳米磁源。除了在环境修复中的应用，土地鞘氨醇盒菌在生态系统中也扮演着重要角色。孟买甲烷叶菌

在农业领域，皮尔瑞俄类芽孢杆菌展现出了明显的生物防治潜力。黄色柄杆菌

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 %。