簡介
高鹽、高溫、低溫、高酸、高鹼、高酸熱、低營養、高幹早、高壓、高輻射以至高濃度重金屬離子等極端環境下生長的微生物。為了適應生存，經自然選擇，分別具強且穩定的特殊結構、機能和遺傳基因，以應答相應的強烈限制性因子。它們的物種生態，對闡明生物進化，推動生物分類，具重要的理論意義。這些強烈限制性因子，可用於衡量地球上生命生存的物理化學極限。模擬這些菌的特殊結構，利用它們的特殊機能，可探索新的生理途徑，生產新酶，新產品或提高產量。最近已經明確，生物適應特殊環境因子的遺傳基因，普遍存在於質粒上，因此有可能把極端環境微生物作為特殊基因庫，用以創建有益的新種。
嗜冷菌
在20℃以下才能生長的菌，其最適溫度為15°C。主要有弧菌屬、梭菌屬、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、徽球菌屬、八疊球菌屬、諾卡氏直屬、鏈黴菌屬、酵母菌等。廣泛分布於自然界低溫域如南北極地、深海海底、低溫的沼澤、河流、高山、土壤，及冷庫等。這類菌的胞壁厚，含較大量的不飽和短鏈脂肪酸和磷脂。低溫下，呼吸耗氧量小，而生長的菌體及菌量卻校大。例如在恆化器中培養一株弧菌AF-1，0℃時的呼吸耗氧量低於15℃時的耗氧量，菌體相對大43%，且菌量增加一倍，RNA量及蛋白量分別高29%及13%。嗜冷菌體內含酶量大，以補償低溫下酶活性低的不足，它影響冷藏食品的保存。極地菌的細胞在低溫下，不冷凍致死，對研究抗凍有一定意義。此外，還可利用嗜冷菌生產某些特定的物質和酶。
嗜鹼菌
在pH9～12的環境中生長良好的菌。包括嗜鹼的好氣及厭氣芽孢菌、好氣非芽孢菌、放線菌、真菌、酵母菌及噬菌體等。主要有芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、棒桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬、鏈黴菌屬等。廣泛分布於自然界的鹼湖、鹽鹼土、工廠鹼性排水域等。它們在生長、產生孢子及分裂過程中都需要鈉離子，但胞內是中性的。已從嗜鹼芽孢桿菌中分離出帶有嗜鹼基因的質粒，將在遺傳工程中得到套用。工業上利用嗜鹼菌產生環糊精，並開展對嗜鹼酶的研究，把嗜鹼菌用於改良作物和鹽鹼土亦在探索之中。
嗜酸菌
在pH 0.5～4的酸性條件下生長的菌。主要有氧化硫硫桿菌和氧化鐵硫桿菌。兩者為化能自養型。分別從硫及二價鐵獲得能量。嗜酸菌多分布於自然界酸性環境中，如煤礦和金屬礦的酸性礦水、酸性土壤、食物以至工廠酸性排水域等。它們體內呈中性或接近中性，在胞內外形成pH梯度，以利於攝取營養及排出代謝產物。目前已套用於微生物冶金。
