指狀游動放線菌

史氏芽孢桿菌（Bacillus smithii）是芽孢桿菌屬中嗜熱分支的，標準菌株 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，是驗證高壓滅菌效果的指示菌之一。其細胞壁含特殊脂肪酸，膜脂熔點高，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，中國團隊從鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2（保藏號 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)正常分泌有機酸，將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷，盆栽試驗中使玉米根際有效磷提高 42 %，籽粒鎘含量下降 35 %，實現(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)應用上，M2 菌株可與秸稈堆肥復配，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，對后期倒伏有明顯緩解作用。其分泌的耐有機溶劑蛋白酶、褐藻膠裂解酶在洗滌、紡織及海藻轉(zhuǎn)化中展現(xiàn)高活性，為生物制造提供新工具。指狀游動放線菌

沙福芽孢桿菌是土壤里的“休眠戰(zhàn)士”。環(huán)境宜人時，它像普通桿菌分裂繁殖；一旦遇干旱、高溫或高鹽，便迅速縮成圓芽孢，外壁裹滿吡啶二羧酸，耐熱八十度、耐旱十年，只等雨露歸來。植保學家愛把它當“生物衛(wèi)兵”：芽孢萌發(fā)后分泌脂肽、幾丁質(zhì)酶，可撕破病原菌壁，使灰霉、枯萎菌無法入侵番茄、黃瓜；同時激發(fā)植物系統(tǒng)抗性，讓葉片自己升“警備”。溫室試驗顯示，育苗土中每克添百萬芽孢，黃瓜枯萎率降四成，農(nóng)藥少打一半，果實仍青亮。更妙的是，它能將有機磷長鏈分解成植物可吸收的正磷酸鹽，相當于給土壤配了“微肥”。如今，生物公司以糖蜜發(fā)酵罐培養(yǎng)，把芽孢制成可濕性粉劑，拌種、灌根皆宜，保質(zhì)期兩年，運輸不必冷鏈?？茖W家還在其基因組里插入耐鹽基因，讓它在西北鹽堿地也能萌發(fā)，為棄荒灘涂奪回糧田。小小沙福芽孢桿菌，用微米之軀守護綠色豐收，讓農(nóng)藥瓶少一個，飯碗多一粒。可溶黃色鏈霉菌瘤內(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。

改良巴爾斯氏培養(yǎng)基基礎（不含硫酸亞鐵銨）是專為趨磁細菌Magnetospirillum gryphiswaldense等設計的高純度液體平臺。經(jīng)典巴爾斯配方中，硫酸亞鐵銨既作鐵源又兼還原劑，卻易氧化沉淀，導致批次差異大、磁小體晶型不均。改良版本徹底剔除該鹽，把鐵供給與氧化還原控制拆成兩步：基礎培養(yǎng)基只含乳酸鈉、琥珀酸鈉雙碳源，酵母粉0.05 %，K?HPO? 5 mmol，MgSO?、CaCl?及微量元素各1 mL L?1，pH 6.8±0.1，經(jīng)0.22 μm過濾除菌，保證無色透明、無沉淀，4 ℃可保存3個月。使用時，先在基礎液中通N?/CO?（80:20）除氧，再按實驗目標由無菌厭氧瓶補加可溶Fe(Ⅲ)-檸檬酸或FeCl?溶液，終濃度10–100 μmol，鐵形態(tài)與劑量可精確到0.1 μmol，避免傳統(tǒng)配方一次性投鐵產(chǎn)生的氧化應激。與此同時，通過微氧發(fā)酵系統(tǒng)把溶解氧穩(wěn)定在0.5 %空氣飽和度，氧化還原電位降至–50 mV，磁小體合成效率提升2.4倍，Cmag值達1.2以上，而細胞干重仍保持2 g L?1。改良基礎還兼容同位素標記與金屬摻雜：只需把??Fe-檸檬酸或CoCl?按1 at.%比例加入，即可制備高純度??Fe或Co摻雜磁小體，為M?ssbauer譜、磁熱療研究提供批次可重復的生物納米磁源。

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 分離自法國太陽能鹽場，可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范圍內(nèi)生長，更適鹽度 3–7 %、pH 7.4–7.5，細胞壁含 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。實驗室搖瓶試驗顯示，鹽度 8 % 時其對 NO??-N 去除率仍達 90 % 以上，N?O 釋放量低于檢測限，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 %，延長注水井管柱壽命。同時，含該菌的清淤劑與多孔沸石復配，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難題。三、農(nóng)業(yè)與生態(tài)修復在 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 %。

假堅強芽孢桿菌（Bacillus pseudofirmus）是芽孢桿菌屬中“外柔內(nèi)剛”的。菌落潔白、邊緣整齊，桿狀細胞可形成橢圓芽孢，且具周身鞭毛，能運動；它耐堿、耐鹽、耐干燥，可在pH 9–11、8 % NaCl的極端環(huán)境中旺盛生長，故得名“假堅強”。首要本領是“生物降堿”。菌株OF4從肯尼亞鹽堿湖分離，基因組攜帶多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因，可在高鹽高堿條件下維持胞內(nèi)pH 7.5，同時分泌蘋果酸、乳酸等有機酸，2 d內(nèi)將周圍pH由10降至8，為后定植作物營造“微酸綠洲”。盆栽試驗中，用10? CFU/g菌液拌土，堿蓬根際交換性鈉下降35 %，燕麥出苗率提高50 %，產(chǎn)量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可產(chǎn)生環(huán)脂肽與幾丁質(zhì)酶，抑制番茄立枯、棉花黃萎等病原菌，抑菌帶寬達25 mm；同時分泌IAA 15 mg/L，誘導玉米側(cè)根增加30 %，吸磷量提升20 %。新疆鹽堿棉田每畝滴灌200 g菌粉，黃萎病指降低42 %，皮棉增產(chǎn)8.6 %。工業(yè)端，假堅強芽孢桿菌是“堿性酶工廠”。其耐堿木聚糖酶更適pH 10，90 ℃半衰期2 h，用于紙漿漂白可減少氯用量30 %；耐堿蛋白酶已列入洗滌劑助劑，低溫下仍能有效分解血漬、奶漬，節(jié)能20 %。整套反應在pH 7、30℃下效率更高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達理論值的92%，遠高于化學催化。微暗褐小單孢菌

溫室試驗顯示，每畝用兩百克菌粉拌基質(zhì)，黃瓜枯萎率降四成，農(nóng)藥少打一半，果實仍青亮。指狀游動放線菌

耐熱芽孢桿菌（Geobacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時、紫外線輻照8小時仍存活，被廣用于檢驗高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于：細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復合物，降低膜流動性；組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA，防止高溫斷裂；同時擁有一套高效熱休克蛋白（Hsp）系統(tǒng)，可快速修復變性蛋白。在工業(yè)酶領域，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，可將淀粉液化時間縮短一半，廣用于酒精、制糖、紡織退漿，年市場需求超萬噸；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，科學家將其與堆肥菌系復配，使堆溫迅速升至65 ℃，加速有機質(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 %。指狀游動放線菌