平絲硬孔菌

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(zhǎng)，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。這種能力使其在微生物界中獨(dú)樹一幟，也為它在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。平絲硬孔菌

甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌是土壤里的“碳鏈煉金師”。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。菌體在含甲醇的培養(yǎng)基中迅速萌發(fā)，分泌甲醇脫氫酶，將有毒的甲醇先氧化為甲醛，再經(jīng)RuMP循環(huán)固定為果糖-6-磷酸，既獲得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反應(yīng)在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)理論值的92%，遠(yuǎn)高于化學(xué)催化。更難得的是，它同時(shí)是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時(shí)，甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對(duì)黃瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌帶寬達(dá)25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。田間試驗(yàn)表明，每畝用200克菌粉滴灌，玉米根際甲醇天然濃度降低60%，植株葉綠素提高1.5個(gè)SPAD單位，產(chǎn)量增加8%，且農(nóng)藥使用量減少三成。工業(yè)端，科研團(tuán)隊(duì)把聚-γ-谷氨酸合成酶基因?qū)爰谆鶢I養(yǎng)型芽孢桿菌，使其在消耗甲醇的同時(shí)產(chǎn)出高黏度γ-PGA，可作為保水劑、絮凝劑或醫(yī)用敷料；5噸罐分批發(fā)酵，γ-PGA產(chǎn)量達(dá)25 g/L，成本比傳統(tǒng)谷氨酸發(fā)酵低20%。此外，其芽孢可耐沸水煮15分鐘、紫外照射兩小時(shí)，噴霧干燥存活率超過90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。梓鏈格孢這種細(xì)菌的獨(dú)特特性使其成為解決復(fù)雜環(huán)境和生物技術(shù)問題的有力候選者。

死谷芽孢桿菌，名字聽來荒涼，卻是沙漠表層更耐命的“綠洲工匠”。它更初在美國死谷鹽殼下被分離，能在55℃、鹽濃度15%的“鹵水”里悠然萌發(fā)，芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖，像給細(xì)胞穿陶瓷甲，紫外線、干燥、氧化齊攻亦難破。農(nóng)業(yè)學(xué)家把它請(qǐng)進(jìn)西北鹽堿地，菌體復(fù)蘇后分泌環(huán)脂肽，既松解板結(jié)土粒，又搶占根際生態(tài)位，抑制鐮刀菌、絲核菌，使向日葵爛根率降四成；同時(shí)釋放胞外多糖，裹住鈉離子，降低植物鹽分脅迫，畝產(chǎn)油脂提高一成。更妙的是，它能將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為有效磷，相當(dāng)于自帶“微肥”?？蒲袌F(tuán)隊(duì)用玉米漿發(fā)酵，把芽孢制成黑色粉劑，滴灌進(jìn)新疆棉田，三年下來，土壤氯鹽下降15%，棉花出苗率升兩成，農(nóng)藥減施三成。如今，科學(xué)家正給它插入耐旱基因，希望讓戈壁也長(zhǎng)出稻浪。小小死谷芽孢桿菌，用微觀之軀喚醒沉睡的鹽堿，為人類奪回被鹽分侵占的耕地，讓荒涼名不副實(shí)，讓沃野重獲新生。

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 %。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，為人類守住綠色豐收與清潔水源 。

蔬菜芽孢桿菌（Bacillus oleronius）是芽孢桿菌屬里“更懂蔬菜”的專性住客。更初從腐爛生菜葉脈中分離，菌體纖細(xì)、革蘭氏陽性，具周生鞭毛，能形成橢圓芽孢，耐干燥、耐低氧，可在pH 5–9、溫度15–40℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)，更適與蔬菜根際環(huán)境高度重疊，故得名“oleronius”（拉丁語“菜園的”）。它的首要武器是“蔬菜定制”抑菌譜。菌株QSI-1可分泌酰基高絲氨酸內(nèi)酯酶（AHL-lactonase），切斷軟腐歐文氏菌、胡蘿卜果膠桿菌的群體感應(yīng)信號(hào)，使病原菌無法啟動(dòng)果膠酶基因，白菜軟腐病斑減少70%；同時(shí)產(chǎn)生表面活性素與fengycin，對(duì)番茄葉霉、辣椒疫霉抑菌帶寬達(dá)28 mm，且能形成生物膜覆蓋傷口，阻止二次侵染。第二技能是“溫和促生”。蔬菜芽孢桿菌合成IAA 20 mg/L，并溶出有機(jī)磷3.2 mg/L，誘導(dǎo)生菜、菠菜根系增30%，葉綠素提高1.5個(gè)SPAD單位，硝酸鹽含量下降12%，明顯提升蔬菜品質(zhì)與安全。工廠化應(yīng)用上，研究者將菌株QSI-1與褐藻寡糖復(fù)配，制成活菌數(shù)10? CFU/mL的“蔬菜保鮮微乳”，采后噴施可抑制軟腐、灰霉，使生菜貨架期由7 d延至14 d，失重率<5%，已在上海崇明有機(jī)農(nóng)場(chǎng)示范推廣。如今生物公司把菌液封裝成鋁箔袋，春耕拌種即可，比化肥便宜三成，比糞肥干凈百倍。梓鏈格孢

它能夠高效地分解硫胺素，生成多種有用的代謝產(chǎn)物，如核苷酸和氨基酸。平絲硬孔菌

深褐芽孢桿菌（Bacillus atrophaeus）是芽孢桿菌屬的“暗色特種兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蠟光，革蘭氏陽性，桿狀細(xì)胞可形成橢圓芽孢，耐干燥、耐紫外、耐堿，更適30–37 ℃，pH 6–9，廣分布于土壤、海洋沉積物和植物根際。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽與幾丁質(zhì)酶，對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯抑菌帶寬達(dá)26 mm；溫室試驗(yàn)畝施200 g菌粉，黃瓜枯萎病指下降45 %，農(nóng)藥用量減少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢桿菌產(chǎn)IAA 20 mg·L?1，溶磷3.2 mg·L?1，并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇，誘導(dǎo)玉米側(cè)根增30 %，吸鉀量提22 %；干旱脅迫下，小麥葉片相對(duì)含水量提高8 %，產(chǎn)量增10 %。三、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性，已用于無磷洗滌劑，血漬去污力提升30 %；耐熱淀粉酶90 ℃半衰期2 h，為紡織退漿省去中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %。四、抗輻射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸鈣，對(duì)紫外、γ射線具有極強(qiáng)抵抗力，被ESA選為“火星模擬滅菌”指示菌，用于檢測(cè)航天器表面消毒效果。未來，借助合成生物學(xué)，把深褐芽孢桿菌的抑菌、產(chǎn)酶、抗輻射模塊植入枯草底盤，可構(gòu)建“一菌多用”細(xì)胞工廠，為綠色農(nóng)業(yè)、清潔洗滌和太空滅菌提供可持續(xù)的微生物鑰匙。平絲硬孔菌