金黑小單孢菌

嗜堿芽孢桿菌（Bacillus alcalophilus）是芽孢桿菌屬的“高堿”。菌體桿狀、周生鞭毛，能在 pH 9–11 的極端堿性環(huán)境中旺盛生長(zhǎng)，芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min，是研究堿適應(yīng)與工業(yè)酶的模式菌株。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaA、nhaC）和碳酸酐酶，將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，為高溫高堿酶表達(dá)提供穩(wěn)定平臺(tái)。二、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿淀粉酶更適 pH 10、90 ℃，用于紡織退漿可省略中和步驟，節(jié)能 15 %；耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性，已列入無(wú)磷洗滌劑，血漬、奶漬去污力提升 30 %；耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白，氯用量減少 30 %，降低可吸附有機(jī)鹵化物（AOX）排放。三、農(nóng)業(yè)應(yīng)用菌株 AB-10 產(chǎn) IAA 15 mg·L?1，并溶磷 2.6 mg·L?1，使玉米根系增 28 %，吸磷量提 18 %；與秸稈復(fù)配堆肥，24 h 堆溫升至 65 ℃，纖維素降解率提高 30 %，堆肥周期縮短 7 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。四、環(huán)境修復(fù)胞外多糖能吸附 Cd2?、Pb2?，吸附量分別達(dá) 50 mg·g?1 與 35 mg·g?1；在 pH 9 的蘇打鹽堿土中定殖后，水稻產(chǎn)量增加 10 %，土壤交換性鈉下降 15 %。奇異水螺菌還被用于生物防治，其產(chǎn)生的物質(zhì)可以抑制一些植物病原菌的生長(zhǎng)，從而減少農(nóng)藥的使用。金黑小單孢菌

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀(jì)90年代由日本科學(xué)家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國(guó)際公認(rèn)的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，更適pH 8.5–9.5、溫度30–37 ℃，在Na?CO?濃度50 g L?1的極端環(huán)境中仍能正常代謝，被稱為“天然堿性細(xì)胞工廠”。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余Na?排出，并將CO?2?轉(zhuǎn)化為HCO??，維持胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供平臺(tái)。二、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶、普魯蘭酶更適pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略傳統(tǒng)工藝中的中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %；耐堿蛋白酶在洗滌劑中可去除血漬、奶漬，低溫活性優(yōu)于市場(chǎng)同類酶20 %。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境應(yīng)用菌株P(guān)1具備“溶磷-鈍化重金屬”雙重功能：在pH 9、Cd2? 50 mg kg?1條件下，仍可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg kg?1，同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

地中海富鹽菌（Haloferax mediterranei）是一種極端嗜鹽的古菌，屬于古菌域，泛分布于高鹽環(huán)境，如鹽湖和鹽田。這種微生物以其獨(dú)特的生態(tài)適應(yīng)性和在生物技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用中的潛力而備受關(guān)注。特性與生態(tài)適應(yīng)性地中海富鹽菌是一種極端嗜鹽古菌，能夠在高達(dá)200g/L的鹽濃度下生長(zhǎng)。它通過(guò)產(chǎn)生胞外蛋白酶啟動(dòng)嗜鹽菌素HalH4的抑菌活性，從而在高鹽環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，這種古菌還能利用多種廉價(jià)碳源高效合成聚羥基脂肪酸酯（PHA），并可通過(guò)水提法方便地提取，這使其在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要潛力。工業(yè)應(yīng)用潛力地中海富鹽菌在生物技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。它能夠高效合成聚羥基丁酸羥基戊酸酯（PHBV），這種生物塑料具有良好的柔韌性和熱機(jī)械性能，可作為石油基塑料的理想替代品。通過(guò)基因編輯技術(shù)改造其代謝通路，可以進(jìn)一步提升PHBV的產(chǎn)量和性能。此外，地中海富鹽菌合成的PHBV在生物醫(yī)藥領(lǐng)域也具有應(yīng)用前景，如作為組織工程材料和藥物緩釋載體?？蒲袃r(jià)值地中海富鹽菌作為極端嗜鹽古菌的模式菌株，為研究微生物在極端環(huán)境下的生存機(jī)制提供了重要模型。其全基因組測(cè)序已完成，這有助于科學(xué)家深入了解其耐鹽性和代謝途徑。

特基拉芽孢桿菌（Bacillus tequilensis）是芽孢桿菌屬中一顆快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被發(fā)現(xiàn)，它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的廢水中保持活性，芽孢能休眠十年不死，被視作“極端環(huán)境基因庫(kù)”。其抗逆機(jī)制由“吸附-代謝-固定”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成：ArsR-arsB-arsC操縱子把As3?氧化為低毒As??并泵出胞外；組氨酸富集蛋白Teq可吸附Au3?、Cd2?，吸附量達(dá)50mg/g，使湖南砷污染稻田兩年可溶砷下降45%，稻米增產(chǎn)15%，籽粒砷低于國(guó)標(biāo)一半。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特基拉芽孢桿菌表現(xiàn)出廣譜抑菌與促生雙重功效。菌株M408F10-3F8對(duì)12種病原菌和卵菌有強(qiáng)拮抗作用，黃瓜枯萎盆栽防效58%，與多菌靈相當(dāng)，同時(shí)分泌IAA促生；菌株2-2a對(duì)大豆炭疽、黑斑、灰斑等葉部病害及根腐、立枯等土傳病害兼具防效，且定殖速度快；菌株20Q9B-2-14對(duì)馬鈴薯軟腐病菌抑制明顯，為生防制劑添新選項(xiàng)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，菌株ZSGD5與Bt-CO通過(guò)“異養(yǎng)硝化-好氧反硝化”低耗氧途徑，把氨氮、亞硝酸鹽迅速轉(zhuǎn)為氮?dú)庖莩觯?℃仍保持活性，可使斑節(jié)蝦、花白鰱池塘氨氮下降60%，換水量減少三成。這種能力使其在微生物界中獨(dú)樹(shù)一幟，也為它在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

球形賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus sphaericus）是一種革蘭氏陽(yáng)性、產(chǎn)芽孢的細(xì)菌，因其能夠高效合成賴氨酸而備受關(guān)注。賴氨酸是一種重要的必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于食品、飼料和醫(yī)藥行業(yè)。球形賴氨酸芽孢桿菌因其在賴氨酸生產(chǎn)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，逐漸成為工業(yè)微生物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。微生物特性球形賴氨酸芽孢桿菌屬于芽孢桿菌科，是一種兼性厭氧菌。它在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠形成芽孢，這使得它在不利環(huán)境中具有很強(qiáng)的生存能力。該菌的生長(zhǎng)溫度范圍較廣，通常在30℃左右生長(zhǎng)比較好。其菌落呈圓形、隆起、表面光滑，顏色為白色或淡黃色。球形賴氨酸芽孢桿菌的代謝途徑使其能夠高效合成賴氨酸，這一特性使其在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。工業(yè)應(yīng)用球形賴氨酸芽孢桿菌在賴氨酸生產(chǎn)中的應(yīng)用更為明顯。賴氨酸是一種重要的必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于食品、飼料和醫(yī)藥行業(yè)。傳統(tǒng)的賴氨酸生產(chǎn)方法主要依賴化學(xué)合成，但這種方法存在成本高、環(huán)境污染等問(wèn)題。相比之下，球形賴氨酸芽孢桿菌通過(guò)發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸具有成本低、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件，如碳氮源、pH值、溫度等，可以顯著提高賴氨酸的產(chǎn)量。隨著對(duì)解蛋白奇異球菌研究的不斷深入，其在生物技術(shù)、環(huán)境修復(fù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將被進(jìn)一步挖掘。中間普氏菌

糞腸球菌在有氧呼吸代謝時(shí)能夠產(chǎn)酸和消耗腸道中的氧氣，形成酸性的厭氧條件，從而在抑制致病菌的生長(zhǎng)。金黑小單孢菌

硬結(jié)節(jié)桿菌（Arthrobacter scleromae）是一種革蘭氏陽(yáng)性的細(xì)菌，屬于節(jié)桿菌屬（Arthrobacter），以其獨(dú)特的生物特性和生態(tài)分布而受到關(guān)注。生物特性硬結(jié)節(jié)桿菌的細(xì)胞形態(tài)為短桿狀，多聚排列，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜。其菌落呈圓形，表面光滑濕潤(rùn)，顏色為白色。這種細(xì)菌為異養(yǎng)型生物，生長(zhǎng)過(guò)程中需要氧氣，不需光照。它具有過(guò)氧化氫酶活性，不運(yùn)動(dòng)，不形成孢子。硬結(jié)節(jié)桿菌的生長(zhǎng)溫度范圍為15-37℃，更適生長(zhǎng)溫度為25-30℃，pH值適應(yīng)范圍為6.0-9.0，更適pH值為7.0。生態(tài)分布硬結(jié)節(jié)桿菌泛分布于土壤中，尤其是在北極等寒冷地區(qū)。這種細(xì)菌的耐低溫特性使其能夠在極端環(huán)境中生存，展現(xiàn)出良好的生態(tài)適應(yīng)性。與宿主的關(guān)系硬結(jié)節(jié)桿菌主要存在于土壤中，與植物根系形成共生關(guān)系，有助于植物吸收養(yǎng)分和抵抗病害。此外，它還能夠分解土壤中的有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)。應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境修復(fù)硬結(jié)節(jié)桿菌具有降解多種有機(jī)污染物的能力，如鄰苯二甲酸酯（PAEs），這使其在環(huán)境修復(fù)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。例如，硬結(jié)節(jié)桿菌C21能夠在以鄰苯二甲酸酯為碳源和能源的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液中生長(zhǎng)繁殖，并高效降解DMP、DBP和DEHP等化合物?？蒲信c教學(xué)硬結(jié)節(jié)桿菌的主要用途是科研和教學(xué)。金黑小單孢菌