波氏氣單胞菌

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌家族里的“極地居民”。它可在?2 ℃緩慢生長(zhǎng)，更適溫度只15 ℃，比較高不超過(guò)30 ℃，卻能在南極凍土、深海沉積物中形成橢圓芽孢，耐?20 ℃冷凍和反復(fù)凍融，被視作研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其“耐寒密碼”有三重：細(xì)胞膜富含支鏈和短鏈脂肪酸，保持流動(dòng)性；冷休克蛋白Csp與RNA伴侶協(xié)同，防止核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)凍結(jié)；兼產(chǎn)低溫活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，為冬季生物過(guò)程提供催化可能。在農(nóng)業(yè)上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L?1并溶磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長(zhǎng)增25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物“穿”上生物羽絨服。工業(yè)端，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為冬季酒精發(fā)酵省蒸汽、減碳排。環(huán)境修復(fù)方面，菌株ANT-1在?5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管泄漏提供原位生物修復(fù)方案。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)菌，有望實(shí)現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類(lèi)催化價(jià)值反應(yīng)。小小嗜冷芽孢桿菌，用極端低溫下的生存智慧，把寒冷轉(zhuǎn)化為綠色科技的新動(dòng)能。鼠乳桿菌通過(guò)與腸道免疫系統(tǒng)相互作用，展現(xiàn)出強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)功能細(xì)胞的活性促進(jìn)免疫球蛋白的分泌。波氏氣單胞菌

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(chēng)為“天然堿性細(xì)胞工廠(chǎng)”。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?xún)?yōu)于市場(chǎng)同類(lèi)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 %。

長(zhǎng)賴(lài)氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus macroides）是2013年從鯉腸道中分離的新成員，因細(xì)胞呈長(zhǎng)桿、鏈狀排列而得名。它能在1/2LB培養(yǎng)基上形成淺褐色、光滑、直徑約1mm的菌落，革蘭氏陽(yáng)性，具周生鞭毛，可產(chǎn)卵圓形芽孢，耐pH6–9、鹽0–6%，更適溫度35–37℃，對(duì)干旱、高溫和膽汁鹽均有良好適應(yīng)力。其“本領(lǐng)”在于三酶合一：吲哚乙酸（IAA）分泌量達(dá)18mg/L，可刺激小麥根長(zhǎng)增加35%；ACC脫氨酶活性降低植物乙烯水平，緩解鹽脅迫；鐵載體與蛋白酶協(xié)同，可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌，抑菌帶寬22–28mm。山東大棚試驗(yàn)顯示，用長(zhǎng)賴(lài)氨酸芽孢桿菌菌液灌根，番茄根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染率下降42%，果實(shí)Vc含量提高12%，產(chǎn)量增8.3%。工業(yè)端，菌株ZJB-17009的酯酶對(duì)N-苯乙酰-DL-氨基酸水解選擇性達(dá)99%，已被用于綠色合成L-氨基酸；另一株C1在白酒窖池可產(chǎn)己酸和乙酸乙酯，使基酒主體香提高30%，為“增香菌”提供新選擇。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，長(zhǎng)賴(lài)氨酸芽孢桿菌有望被植入耐鹽、產(chǎn)聚-γ-谷氨酸模塊，成為鹽堿地“一菌多效”的先鋒，讓貧瘠土地也飄出豐收香。

蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis，簡(jiǎn)稱(chēng)Bt）是土壤里走出的“生物導(dǎo)彈”。它在芽孢形成時(shí)同步合成伴胞晶體，內(nèi)藏δ-內(nèi)；當(dāng)鱗翅目幼蟲(chóng)咬食葉片，晶體被堿性腸液溶肽插入中腸上皮，幾分鐘內(nèi)停止取食，芽孢乘虛進(jìn)入血腔，引發(fā)敗血癥，害蟲(chóng)兩日后饑餓而亡 。田間每畝用200毫升Bt懸浮劑，可將菜青蟲(chóng)、稻縱卷葉螟、玉米螟等130余種害蟲(chóng)的種群壓到經(jīng)濟(jì)閾值以下，且對(duì)瓢蟲(chóng)、蜜蜂幾乎無(wú)害 。因其安全無(wú)殘留，我國(guó)年產(chǎn)量已達(dá)3.5萬(wàn)噸，覆蓋333萬(wàn)公頃農(nóng)田，成為用量比較大的微生物殺蟲(chóng)劑 ?？茖W(xué)家把Cry基因?qū)朊藁ā⑺?，培育的Bt作物畢生自帶抗蟲(chóng)盾，減少農(nóng)藥噴灑七成以上 。從茶園到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用顯微鏡下的臂膀，為人類(lèi)守住綠色豐收與清潔水源 。其基因組已被測(cè)序，為分子生物學(xué)和生物技術(shù)研究提供了豐富的資源。

鹽敏芽孢桿菌（Bacillus halmapalus）是芽孢桿菌屬中“怕鹽”的稀有成員，卻因此成為科研與教學(xué)的“模式對(duì)照株”。標(biāo)準(zhǔn)菌株 DSM8723 更初由丹麥 Novo Nordisk 分離，更適 NaCl 濃度只 0.5 %，鹽度 >2 % 即明顯受抑，與嗜鹽菌形成鮮明對(duì)比，為研究芽孢桿菌耐鹽機(jī)制提供了理想“負(fù)對(duì)照”。一、形態(tài)與生理菌落乳白色、邊緣光滑，革蘭氏陽(yáng)性大桿菌，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢；氧化酶陽(yáng)性，好氧，更適溫度 30 ℃、pH 7.0，能分泌 α-淀粉酶，在 DSMMedium 31 培養(yǎng)基中生長(zhǎng)迅速。二、科研價(jià)值由于鹽敏感特征明確，常被用作“鹽脅迫空白”：與耐鹽菌株進(jìn)行平行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組比較，可快速鎖定 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、相容溶質(zhì)合成酶等關(guān)鍵耐鹽基因；其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 時(shí)活力比較高，鹽度升高活性驟降，為研究酶分子鹽適應(yīng)機(jī)制提供“開(kāi)關(guān)型”模型。三、教學(xué)與質(zhì)控國(guó)內(nèi)多所高校將其列為微生物實(shí)驗(yàn)“鹽梯度生長(zhǎng)”標(biāo)準(zhǔn)菌，學(xué)生通過(guò)梯度平板即可直觀(guān)觀(guān)察鹽濃度對(duì)芽孢桿菌生長(zhǎng)速率、芽孢形成率及酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好、安全等級(jí) 1 級(jí)，無(wú)需特殊防護(hù)。羅伊赫海源菌的菌落呈圓形，淡黃色半透明，表面光滑偏濕潤(rùn)，邊緣規(guī)則，無(wú)暈環(huán)，中間微凸，直徑約1mm 。苔類(lèi)芽孢桿菌

隨著人們對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注不斷增加，生物脫膠技術(shù)越來(lái)越受到重視。波氏氣單胞菌

擬近緣鞘孢菌（Chalara pseudoaffinis）是子囊菌門(mén)、盤(pán)菌亞綱、囊菌目下的絲狀菌，更早在中國(guó)內(nèi)蒙古阿爾山杜鵑湖湖水中被分離得到 。菌落灰白色，基質(zhì)菌絲發(fā)達(dá)，可形成瓶梗式分生孢子器，產(chǎn)橢圓形分生孢子，需氧、耐低溫，4 ℃仍可緩慢生長(zhǎng)，適合作為冷鏈環(huán)境研究模型 。生態(tài)功能方面，該菌能分泌一系列細(xì)胞壁降解酶，可分解落葉與植物殘?bào)w中的纖維素和半纖維素，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化，為水體微生物提供碳源 。初步試驗(yàn)表明，其培養(yǎng)濾液對(duì)灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性，抑菌圈直徑15–20 mm，同時(shí)可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶，破壞線(xiàn)蟲(chóng)卵殼，盆栽試驗(yàn)使番茄根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染率下降40 %，顯示出開(kāi)發(fā)低溫生防制劑的潛力 。工業(yè)應(yīng)用上，擬近緣鞘孢菌的低溫酶系活性突出，10 ℃條件下纖維素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力，可用于冷鏈廢棄物降解、低溫洗滌或紙漿漂白，節(jié)能20 %并減少高溫處理成本 。此外，其耐冷特性使其成為教學(xué)與科研中常用的“冷鏈模式菌”，高校常利用其進(jìn)行低溫生長(zhǎng)、酶學(xué)及系統(tǒng)發(fā)育實(shí)驗(yàn)，安全等級(jí)為四類(lèi)，操作簡(jiǎn)便 。波氏氣單胞菌