南海沉積物芽孢桿菌

鹽反硝化枝芽孢桿菌（Virgibacillus halodenitrificans）是芽孢桿菌科中兼具“嗜鹽”與“反硝化”雙重技能的稀有物種。模式菌株 ATCC 49067 分離自法國(guó)太陽(yáng)能鹽場(chǎng)，可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范圍內(nèi)生長(zhǎng)，更適鹽度 3–7 %、pH 7.4–7.5，細(xì)胞壁含 meso-DAP，肽聚糖厚且膜脂分支，賦予其耐高滲與堿脅迫的能力。一、鹽中反硝化該菌攜帶完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇，能在 3–12 % 鹽度下將 NO?? 依次還原為 N?，并同步積累四氫嘧啶作為相容溶質(zhì)，既完成脫氮又抵御滲透沖擊。實(shí)驗(yàn)室搖瓶試驗(yàn)顯示，鹽度 8 % 時(shí)其對(duì) NO??-N 去除率仍達(dá) 90 % 以上，N?O 釋放量低于檢測(cè)限，為高鹽廢水生物脫氮提供了“零碳源”方案。二、油田與暗管應(yīng)用菌株 WH-6 被制成“熱-鹽雙耐”菌劑，在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水體系中，通過(guò)優(yōu)先利用 NO?? 作電子受體，抑制硫酸鹽還原菌活性，使 H?S 產(chǎn)量下降 70 %，延長(zhǎng)注水井管柱壽命。同時(shí)，含該菌的清淤劑與多孔沸石復(fù)配，用于鹽堿地暗管排鹽，一年后鹽水收集率提高 35 %，出口渾濁度降至 4.7 mg L?1，明顯緩解因泥沙堵塞造成的維護(hù)難題。三、農(nóng)業(yè)與生態(tài)修復(fù)在 1 % 鹽度盆栽中，接種 10? CFU g?1 土壤，可使生菜根際鉀提高 20 %，硝酸鹽含量下降 15 %，產(chǎn)量增 12 %。

耐熱芽孢桿菌（Geobacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長(zhǎng)溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時(shí)、紫外線輻照8小時(shí)仍存活，被廣用于檢驗(yàn)高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于：細(xì)胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，降低膜流動(dòng)性；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。在工業(yè)酶領(lǐng)域，耐熱芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高，可將淀粉液化時(shí)間縮短一半，廣用于酒精、制糖、紡織退漿，年市場(chǎng)需求超萬(wàn)噸；耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80 %活性，可用于洗滌劑，提高低溫洗衣的去污力。此外，該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶，在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農(nóng)業(yè)與環(huán)境方面，科學(xué)家將其與堆肥菌系復(fù)配，使堆溫迅速升至65 ℃，加速有機(jī)質(zhì)分解，殺滅病原菌和雜草種子，縮短堆肥周期30 %；在油田，耐熱芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境，利用原油為碳源，產(chǎn)生生物表面活性劑，提高采收率5–8 %。柯柯鹽湖枝芽孢桿菌與傳統(tǒng)化學(xué)脫膠方法相比，使用浸麻類芽孢桿菌進(jìn)行生物脫膠具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在微生物的“軍團(tuán)”里，蕈狀芽孢桿菌（Bacillus mycoides）可謂形貌更奇特的一位。它在固體培養(yǎng)基上排成絲狀、螺旋狀或放射狀菌落，遠(yuǎn)望如微縮蘑菇菌絲，因而得名“蕈狀”。別看外形“文藝”，其功能卻硬核：耐旱、耐鹽、產(chǎn)酶、抑菌、促生，堪稱土壤里的“多面手”。一、形態(tài)即名片蕈狀芽孢桿菌為革蘭氏陽(yáng)性大桿菌，周生鞭毛，可形成橢圓芽孢。更獨(dú)特的是它的“集體運(yùn)動(dòng)”能力——細(xì)胞通過(guò)側(cè)向滑動(dòng)，在瓊脂表面形成美麗而規(guī)則的“蕨葉”或“螺旋”圖案，這一自組織現(xiàn)象已被用作生物物理研究模型。二、生態(tài)功能抑?。壕w分泌表面活性素、fengycin 等環(huán)脂肽，可破壞病原菌膜，對(duì)立枯絲核菌、鐮刀菌抑菌帶寬達(dá) 25 mm。促生：產(chǎn) IAA 25 mg·L?1，溶有機(jī)磷 3.1 mg·L?1，小麥根系增 30 %，吸磷量提 20 %?？鼓妫喊舛嗵俏?Na?，在 8 % 鹽濃度下仍正常生長(zhǎng)；芽孢耐干燥 6 個(gè)月，適合西北旱區(qū)應(yīng)用。三、田間表現(xiàn)山東大棚番茄試驗(yàn)，每畝溝施 10? CFU·g?1 菌粉 200 g，灰霉病指下降 42 %，產(chǎn)量增 12 %，維生素 C 提高 8 %；寧夏鹽堿地滴灌，可使水稻根際 pH 降 0.4，全鹽下降 15 %，增產(chǎn) 9 %。

嗜鹽鹽漬微菌（Halomonas sp.）是一類生活在海水、鹽湖、鹽堿土壤等高鹽環(huán)境中的革蘭氏陰性桿菌，更適 NaCl 濃度 3 %，但可在 1 %–25 % 鹽度范圍內(nèi)存活，堪稱“輕-中嗜鹽標(biāo)兵”。菌落乳白色、邊緣整齊，短桿狀細(xì)胞具單極鞭毛，能形成胞外多糖，既吸附 Na? 緩解滲透脅迫，又便于自身在固體表面形成生物膜。其耐鹽策略采用“相容溶質(zhì)”模式：細(xì)胞內(nèi)大量積累四氫嘧啶（ectoine）和脯氨酸，不干擾酶活；膜脂含磺化糖蛋白 S 層，負(fù)電荷屏蔽高陽(yáng)離子，維持膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此，在鹽度突變、重金屬并存時(shí)仍能快速繁殖。環(huán)境工程上，Halomonas sp. 是“高鹽脫氮王”。新疆鹽湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下對(duì)氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮去除率分別達(dá) 100 %、94 % 和 74 %，氮素主要通過(guò)同化作用進(jìn)入菌體，污泥產(chǎn)量低，為高鹽廢水生物凈化提供了高效菌種資源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 鹽度下降解苯酚，68 h 去除率 > 90 %，為含鹽含酚工業(yè)廢水處理帶來(lái)新思路。農(nóng)業(yè)方面，Halomonas 能溶解鉀長(zhǎng)石、釋放鉀，并分泌 IAA 促進(jìn)作物根系在鹽堿地生長(zhǎng)；與藻共生時(shí)，還可利用微藻釋放的甘油作碳源，實(shí)現(xiàn)“菌-藻”聯(lián)合修復(fù)高鹽鹽堿土。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)。

煙酸芽孢桿菌（Bacillus niacini）是芽孢桿菌屬里的“維生素工匠”。20 世紀(jì) 90 年代由日本科學(xué)家在腐殖土中分離，因其能利用煙酸（維生素 B?）為碳氮源生長(zhǎng)而得名。菌體桿狀、周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，耐堿、耐干燥，更適 pH 8–9、溫度 30–37 ℃，在貧瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本領(lǐng)是“分解頑固”。基因組編碼煙酸脫氫酶、6-羥基煙酸加氧酶等關(guān)鍵基因，可把腐殖質(zhì)中的吡啶環(huán)打開(kāi)，生成甲酸、酸和 NH?，既為自身供能，也為周圍微生物提供“開(kāi)胃小菜”。在堆肥試驗(yàn)中，接種 10? CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆體溫度 48 h 升至 65 ℃，纖維素降解率增加 30 %，堆肥周期縮短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有機(jī)磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，葉綠素提高 1.8 SPAD；同時(shí)產(chǎn)生環(huán)脂肽，對(duì)番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達(dá) 24 mm，溫室防病效果 58 %，與多菌靈相當(dāng)。工業(yè)端，煙酸芽孢桿菌是“綠色催化劑”。其煙酸酶可將煙酸一步轉(zhuǎn)化為 6-羥基煙酸，用于合成降壓藥尼群地平，底物轉(zhuǎn)化率 98 %，比化學(xué)路線減少三廢 70 %；耐熱淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗滌劑，節(jié)能 20 %。它以甲醇、甲胺等一碳化合物為主食，卻能把這些常被忽視的小分子變成高值產(chǎn)物。馬絲氏桿菌

其適生長(zhǎng)溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時(shí)、紫外線輻照8小時(shí)仍存活，被廣用于檢驗(yàn)高壓滅菌效果。南海沉積物芽孢桿菌

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。南海沉積物芽孢桿菌