蟲草

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌屬的“極地移民”。標(biāo)準(zhǔn)菌株能在-2 ℃緩慢增殖，更適生長溫度只15 ℃，比較高不超過30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反復(fù)凍融，是研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其細(xì)胞膜富含短鏈與支鏈脂肪酸，冷休克蛋白Csp持續(xù)表達(dá)，使核糖體和RNA在冰水中仍保持活性，為“零度工廠”提供分子基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L?1并溶出有機(jī)磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長增加25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物披上“生物羽絨服”。工業(yè)方面，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 ℃，為寒區(qū)酒精發(fā)酵節(jié)約大量蒸汽。環(huán)境修復(fù)更彰顯其“冰雪技能”。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)輸油管線泄漏提供原位生物修復(fù)方案；與冰藻共培養(yǎng)時(shí)，還能吸附Cd2?、Pb2?，吸附量分別達(dá)50 mg·g?1和35 mg·g?1，讓重金屬在冰層中被“凍結(jié)”并隨菌體沉降。未來，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)底盤，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催化高值反應(yīng)。這種芽孢桿菌能夠分泌多種酶，如果膠酶、纖維素酶和木質(zhì)素酶等。蟲草

克勞氏芽孢桿菌（Bacillus clausii）是芽孢桿菌屬中的“耐堿”，1915年由意大利克勞氏從堿性土壤中分離，菌體桿狀、周生鞭毛，可在 pH 8–10.5、鹽 0–12 % 的條件下旺盛生長，芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min，是研究極端堿適應(yīng)的模式菌之一。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaC、mnh）與碳酸酐酶，可將胞內(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，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供穩(wěn)定平臺(tái)。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性，已用于無磷洗滌劑，血漬、奶漬去污力提升 30 %；耐堿淀粉酶更適 pH 9、90 ℃，可在紡織退漿中省略中和步驟，節(jié)能 15 %；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)與環(huán)境菌株 SIN 可產(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 6 d。耐堿特性使其在 pH 9 的蘇打鹽堿土中仍能定殖，水稻產(chǎn)量增加 10 %。直立毛霉瘤內(nèi)菌變膨體，固氮酶把空氣中占七成卻極穩(wěn)定的N?裂成NH?，日夜輸送給宿主，自己只留一口碳糖。

史氏芽孢桿菌（Bacillus smithii）是芽孢桿菌屬中嗜熱分支的，標(biāo)準(zhǔn)菌株 JCM 9076 更初從高溫堆肥中分離，能在 55 ℃、pH 6.5 條件下旺盛生長，芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h，是驗(yàn)證高壓滅菌效果的指示菌之一。其細(xì)胞壁含特殊脂肪酸，膜脂熔點(diǎn)高，配合小分子熱休克蛋白，使核糖體和 DNA 在高溫下仍保持構(gòu)象穩(wěn)定，賦予菌體“耐熱盾牌”。2024 年，中國團(tuán)隊(duì)從鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2（保藏號(hào) CCTCC M2024167），鑒定為 Bacillus smithii。該菌兼具三重抗逆：耐鹽 6 %、耐鎘 50 mg·L?1，并能在 pH 4.5–9.0 范圍內(nèi)正常分泌有機(jī)酸，將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷，盆栽試驗(yàn)中使玉米根際有效磷提高 42 %，籽粒鎘含量下降 35 %，實(shí)現(xiàn)“增磷減鎘”同步完成。在酶制劑方向，史氏芽孢桿菌是“高溫酶工廠”。其胞外堿性淀粉酶更適溫度 70 ℃，在洗滌劑、烘焙和酒精濃醪發(fā)酵中可省去降溫環(huán)節(jié)，節(jié)能 15 %；耐有機(jī)溶劑蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇環(huán)境中保持 80 % 活性，為生物煉制提供新型催化劑。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，M2 菌株可與秸稈堆肥復(fù)配，使堆體溫度 24 h 升至 65 ℃，纖維素降解率提高 30 %，堆肥周期縮短 7 d；作為功能性菌劑，每畝隨基肥施入 200 g 菌粉，冬小麥越冬前磷吸收量提高 18 %，分蘗數(shù)增加 1.2 個(gè)，對(duì)后期倒伏有明顯緩解作用。

譎詐明串珠菌（Leuconostoc fallax）是明串珠菌屬中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑，細(xì)胞球形成對(duì)，發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，看似溫順，卻能在泡菜前期迅速增殖，借“糖衣”胞外多糖包裹自己，欺騙宿主免疫系統(tǒng)，故得“譎詐”之名。基因組分析揭示，它攜帶一套罕見的寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)與組氨酸激酶雙組分系統(tǒng)，可感知滲透壓與酸度變化，一旦環(huán)境pH降至4.0以下，便啟動(dòng)“式”產(chǎn)酸爆發(fā)，短時(shí)間內(nèi)釋放大量乳酸與乙酸，排擠同壇的乳酸菌盟友，獨(dú)占發(fā)酵主導(dǎo)權(quán)。更“狡黠”的是，該菌能分泌一種細(xì)菌素Fallaxin，對(duì)李斯特菌、金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性食源性致病菌具有窄譜殺傷，卻對(duì)自身及泡菜關(guān)鍵菌株無害，借此在微生態(tài)博弈中“借刀殺人”。然而，其高活性胞外多糖合成酶在低溫（4℃）仍持續(xù)表達(dá)，導(dǎo)致泡菜后熟期口感發(fā)黏，被食品工程師視為“品質(zhì)陷阱”。研究嘗試通過CRISPR敲除其負(fù)調(diào)控基因rex，使譎詐明串珠菌在pH 3.8即自動(dòng)休眠，既保留抑菌特長，又避免過度產(chǎn)黏，為精細(xì)控制傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的微生態(tài)提供了一把“基因開關(guān)”。其芽孢可抗紫外、耐干燥，貨架期長達(dá)24個(gè)月，為商品化奠定基礎(chǔ)。

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，革蘭氏陽性大桿菌，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢；氧化酶陽性，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“開關(guān)型”模型。三、教學(xué)與質(zhì)控國內(nèi)多所高校將其列為微生物實(shí)驗(yàn)“鹽梯度生長”標(biāo)準(zhǔn)菌，學(xué)生通過梯度平板即可直觀觀察鹽濃度對(duì)芽孢桿菌生長速率、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)，無需特殊防護(hù)。組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA，防止高溫?cái)嗔?；同時(shí)擁有一套高效熱休克蛋白（Hsp）系統(tǒng)，可快速修復(fù)變性蛋白。長孢游動(dòng)雙孢菌

其獨(dú)特的代謝能力使其在降解有機(jī)污染物方面表現(xiàn)出色，成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。蟲草

巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus pakistanensis）是2009年從巴基斯坦干旱區(qū)大豆根際分離的新種，因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非賴氨酸，在屬內(nèi)獨(dú)樹一幟。菌體革蘭氏陽性、具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范圍內(nèi)生長，并耐受150mM硼酸，被視為“中度耐硼”的旱地先鋒。在抗逆機(jī)制上，該菌細(xì)胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺為主，脂肪酸iso-C18:0占30%，賦予其高膜穩(wěn)定性；基因組G+C含量37%，攜帶多重外排泵與滲透調(diào)節(jié)基因，可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內(nèi)水平衡。功能層面，巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解”三合一特性。實(shí)驗(yàn)室條件下，其IAA產(chǎn)量達(dá)118mg/L，明顯高于同屬菌株，可刺激小麥根長增加35%，干重提高28%；菌液處理后，花生根結(jié)線蟲侵染率下降42%，對(duì)南方根結(jié)線蟲卵孵化抑制率超60%，為線蟲綠色防控提供新選擇。此外，該菌對(duì)革蘭氏陰性植物病原菌具有明顯抑菌圈，代謝產(chǎn)物中的酶抑制劑可干擾細(xì)菌雙功能酶系統(tǒng)，相關(guān)菌機(jī)制仍在持續(xù)解析。蟲草