YPG培养基(Yeast Extract-Peptone-Glucose Medium)是酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖培养基的简称,堪称微生物实验室的“快餐”。配方极简:酵母粉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g,补水至1 L,pH 6.2±0.2,无需调节即可满足大多数菌、酵母及部分细菌的快速增殖需求。酵母粉提供B族维生素和微量元素,蛋白胨供给多肽与氨基酸,葡萄糖以高碳浓度启动酵母发酵型代谢,短短12 h就能让酿酒酵母OD₆₀₀冲破1.0,是发酵工程与分子生物学过夜预培养的优先。若用于丝状菌,只需降低葡萄糖至10 g,并加入微量元素液,28 ℃静置2天,孢子产量可比PDA提高30%。YPG的另一优势是“可盐可甜”:补加15%甘油即成YPG/甘油,用于酵母感受态制备;添加2%琼脂便是YPG平板,蓝白斑筛选、转化子计数两不误。实验室里还流行“富氧版”——把葡萄糖提前115 ℃单独灭菌,避免美拉德反应,培养液颜色浅,下游HPLC检测有机酸无干扰。质量控制也轻松:高压后若颜色发黄,说明葡萄糖与氨基酸高温反应,可改用过滤除菌;室温保存1周仍澄清,即可继续使用。凭借组分明确、成本低廉、配制快速,YPG培养基已从传统酿酒实验室走向合成生物学、代谢工程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。科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。冻土毛霉冻土变型
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。橘黄巴克利酵母其挥发性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可诱导植物系统抗性,使棉花黄萎病指下降40%。

蟑螂埃希氏菌并非真“埃希氏菌”,而是2017年从美洲大蠊肠道里分离出的新种,学名Blattabacterium,却与大肠杆菌同门,于是被昵称为“蟑螂埃希氏菌”。它住在宿主脂肪体细胞内,像随军粮仓,把蟑螂吃剩的尿素、尿酸重新拆成氨,再掺进糖酵解中间物,合成10种必需氨基酸,回赠宿主。没有它,蟑螂只能在高蛋白环境里长大;有了它,哪怕啃纸、啃胶水也能活得肥硕。科学家算过,一只雌蠊若缺菌,若虫期延长一倍,产卵量掉七成。更有趣的是,菌体随卵壳传代,百万年来与蟑螂共谱“垂直家谱”,演化出精简的600kb基因组,几乎丢掉所有外壁合成基因,把防御任务全交给宿主,自己专职“氮回收”。如今,实验室尝试用抗生物质“断菌”,结果蟑螂像泄了气的皮球,说明菌是害虫活力的隐形引擎。小小蟑螂埃希氏菌,用显微镜下的齿轮,托住人类更讨厌昆虫的顽强生命,也为绿色控蟑提供新靶点:若能阻断菌给氮,或许能让厨房少一点深夜惊叫。
枯草芽孢杆菌斯氏亚种(Bacillus subtilis subsp. spizizenii)是“枯草家族”里的轻骑兵,菌体纤细,却藏着一套“攻防兼备”的微生物 toolkit。1930 年代被 Spizizen 从沙漠尘土中分离,因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低湿度的热旱边际快速萌发,芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸钙层,可耐 90 ℃热水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm² 仍存活,为制剂长途运输省下冷链成本。复苏后,斯氏亚种先分泌高活性 surfactin、fengycin 与 bacillomycin D,三脂肽协同击穿病原菌膜,对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯的抑菌带宽达 28–32 mm;同时释放挥发性 2,3-丁二醇,启动植物 ISR 信号,使叶片过氧化物酶活性提高 1.8 倍,达到“未病先防”。田间试验中,每亩用 100 g 斯氏亚种可湿粉拌种,玉米出苗率提升 12%,后期纹枯病指降 46%,产量增 8.3%;若与滴灌同施,可使连作草莓根际尖孢镰刀菌数量下降 70%,果实可溶性糖提高 1.2 度,货架期延长 3 天。更妙的是,它能合成耐碱 α-淀粉酶与β-葡聚糖酶,在 pH 9.5、温度 50 ℃ 条件下仍保持 80% 酶活,用于青贮饲料可提前 2 天完成乳酸发酵,降低干物质损耗 3%。目前,工厂采用糖蜜—豆粕深部好氧发酵,48 h 芽孢量可达 5×10¹⁰ CFU/mL,喷雾干燥后存活率 > 95%,制成黑衣粉剂,保质期 24 个月。对白绢、根腐、灰霉的抑制率超七成;同时诱导植物开启系统抗性,番茄未染病就先“武装”叶片。

拟近缘鞘孢菌(Chalara pseudoaffinis)是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌,更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色,基质菌丝发达,可形成瓶梗式分生孢子器,产椭圆形分生孢子,需氧、耐低温,4 ℃仍可缓慢生长,适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面,该菌能分泌一系列细胞壁降解酶,可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素,促进有机质矿化,为水体微生物提供碳源 。初步试验表明,其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性,抑菌圈直径15–20 mm,同时可产生几丁质酶,破坏线虫卵壳,盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %,显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上,拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出,10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力,可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白,节能20 %并减少高温处理成本 。此外,其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”,高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验,安全等级为四类,操作简便 。死谷芽孢杆菌,名字听来荒凉,却是沙漠表层耐命的“绿洲工匠”。冻土毛霉冻土变型
其芽孢可抗紫外、耐干燥,货架期长达24个月,为商品化奠定基础。冻土毛霉冻土变型
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 。冻土毛霉冻土变型