嗜热棒杆菌

包姜氏液体培养基基础（BGA Broth Base）是为培养姜苗根茎共生促生菌而设计的富氮液体培养基，由包头师范学院与姜科作物团队共同优化，故得“包姜”之名。其配方以酪蛋白胨与大豆木瓜酶消化物提供与缓释氨基酸，酵母粉补充B族维生素和微量元素，可溶性淀粉作碳源，既避免葡萄糖过量产酸，又模拟根茎分泌物成分；特别添加0.3% K₂HPO₄与0.2% MgSO₄，缓冲能力强，可中和菌体代谢酸，维持pH 6.8–7.0，满足假单胞菌、芽孢杆菌及稀有放线菌的同步增殖。实际应用中，1 L培养基接种5 mL姜块研磨液，28℃、160 r/min振荡培养24 h，菌浓即可达2×10⁹ CFU/mL，菌液呈淡棕、微粘，带新鲜生姜清香；继续补糖发酵可产胞外多糖1.2 g/L，对番茄、辣椒具明显促根活性。若需固体分离，补加1.2%琼脂即得BGA平板，可直观观察菌落形态：有效菌株多呈乳白、边缘波状，48 h后在365 nm紫外下可见蓝绿色荧光，与16S rDNA序列联用，可在72 h内完成“功能—种属”双重鉴定。质量控制上，BGA培养基需用去离子水配制，高压灭菌后若出现轻微沉淀，为镁—磷复合物，50℃水浴摇匀即可；储存过程若液体变黄，提示淀粉水解过度，应废弃。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。嗜热棒杆菌

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，却只认花生这一位房东。它自带“门禁卡”——特殊的Nod因子，能精细识别花生根毛分泌的染料木苷，两者对接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌请进“地下别墅”。随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。瘤内氧气被植物合成的豆血红蛋白调到纳摩级，固氮酶安全开工，将空气中惰性的N₂转化为NH₄⁺，昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。更妙的是，收获后根瘤遗落田间，氮素缓慢释放，后茬小麦吸氮量提高15%，土壤硝态淋失减少四成，地下水不再“又咸又绿”。如今，科研团队把菌液做成铝箔袋装，拌种即可，比化肥便宜三成，却无污染；还植入耐旱基因，让它在华北旱地也能结瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之躯撬动绿色农业，让蓝天少一缕烟，田里多一季香。极小短小杆菌瘤内菌变膨体，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。

耐热芽孢杆菌（Geobacillus 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 %。

假坚强芽孢杆菌（Bacillus pseudofirmus）是芽孢杆菌属中“外柔内刚”的。菌落洁白、边缘整齐，杆状细胞可形成椭圆芽孢，且具周身鞭毛，能运动；它耐碱、耐盐、耐干燥，可在pH 9–11、8 % NaCl的极端环境中旺盛生长，故得名“假坚强”。首要本领是“生物降碱”。菌株OF4从肯尼亚盐碱湖分离，基因组携带多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因，可在高盐高碱条件下维持胞内pH 7.5，同时分泌苹果酸、乳酸等有机酸，2 d内将周围pH由10降至8，为后定植作物营造“微酸绿洲”。盆栽试验中，用10⁷ CFU/g菌液拌土，碱蓬根际交换性钠下降35 %，燕麦出苗率提高50 %，产量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可产生环脂肽与几丁质酶，抑制番茄立枯、棉花黄萎等病原菌，抑菌带宽达25 mm；同时分泌IAA 15 mg/L，诱导玉米侧根增加30 %，吸磷量提升20 %。新疆盐碱棉田每亩滴灌200 g菌粉，黄萎病指降低42 %，皮棉增产8.6 %。工业端，假坚强芽孢杆菌是“碱性酶工厂”。其耐碱木聚糖酶更适pH 10，90 ℃半衰期2 h，用于纸浆漂白可减少氯用量30 %；耐碱蛋白酶已列入洗涤剂助剂，低温下仍能有效分解血渍、奶渍，节能20 %。科学家正给它植入耐旱、耐盐基因，让它在西北旱地也能结瘤。

解淀粉芽孢杆菌是土壤里藏着的一把“生物刀”。它在营养充足时长成杆状，一遇干旱、高温便缩成厚壁芽孢，可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒三小时，十年后遇水仍能萌发。复苏后，它先分泌α-淀粉酶、葡聚糖酶，把作物根际的淀粉、果胶切成低聚糖，抢得碳源，同时释放表面活性素、伊枯草菌素等脂肽，像微型剪刀刺破病原菌膜，对白绢、枯萎、灰霉的抑制率超过七成；还能诱导植物开启系统抗性，番茄未染病就先“武装”叶片。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。更妙的是，它能将难溶磷酸钙转化为有效磷，并分泌植物素前体，使玉米须根量增三成，亩产提8%。东北连作大豆田因它缓解“磷饥饿”，减少化肥施用量一成。如今，生物公司以玉米浆发酵罐培养，把芽孢制成可湿性粉剂，拌种、滴灌皆宜，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。解淀粉芽孢杆菌用肉眼看不见的臂膀，托住绿色农业的明天：让农药瓶少一个，饭碗多一粒，也让板结的土地重新呼吸。收获后根瘤脱落，矿化释氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝态淋失降四成，地下水不再喊“又咸又绿”。诺维吉假丝酵母

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”。嗜热棒杆菌

史氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中嗜热分支的，标准菌株 JCM 9076 更初从高温堆肥中分离，能在 55 ℃、pH 6.5 条件下旺盛生长，芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h，是验证高压灭菌效果的指示菌之一。其细胞壁含特殊脂肪酸，膜脂熔点高，配合小分子热休克蛋白，使核糖体和 DNA 在高温下仍保持构象稳定，赋予菌体“耐热盾牌”。2024 年，中国团队从镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 Bacillus smithii。该菌兼具三重抗逆：耐盐 6 %、耐镉 50 mg·L⁻¹，并能在 pH 4.5–9.0 范围内正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽试验中使玉米根际有效磷提高 42 %，籽粒镉含量下降 35 %，实现“增磷减镉”同步完成。在酶制剂方向，史氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其胞外碱性淀粉酶更适温度 70 ℃，在洗涤剂、烘焙和酒精浓醪发酵中可省去降温环节，节能 15 %；耐有机溶剂蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇环境中保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株可与秸秆堆肥复配，使堆体温度 24 h 升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d；作为功能性菌剂，每亩随基肥施入 200 g 菌粉，冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %，分蘖数增加 1.2 个，对后期倒伏有明显缓解作用。嗜热棒杆菌