小球藻藍細菌

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。整套反應在pH 7、30℃下效率比較高，甲醇轉(zhuǎn)化率可達理論值的92%，遠高于化學催化。更難得的是，它同時是一株“生物兵工廠”。在利用甲醇的同時，甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，對黃瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌帶寬達25-30毫米；其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。田間試驗表明，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，科研團隊把聚-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，噴霧干燥存活率超過90%，為大規(guī)模制劑化提供了便利。其IAA產(chǎn)量達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%。小球藻藍細菌

枯草芽孢桿菌斯氏亞種（Bacillus subtilis subsp. spizizenii）是“枯草家族”里的輕騎兵，菌體纖細，卻藏著一套“攻防兼?zhèn)洹钡奈⑸?toolkit。1930 年代被 Spizizen 從沙漠塵土中分離，因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低濕度的熱旱邊際快速萌發(fā)，芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸鈣層，可耐 90 ℃熱水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm2 仍存活，為制劑長途運輸省下冷鏈成本。復蘇后，斯氏亞種先分泌高活性 surfactin、fengycin 與 bacillomycin D，三脂肽協(xié)同擊穿病原菌膜，對番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯的抑菌帶寬達 28–32 mm；同時釋放揮發(fā)性 2,3-丁二醇，啟動植物 ISR 信號，使葉片過氧化物酶活性提高 1.8 倍，達到“未病先防”。田間試驗中，每畝用 100 g 斯氏亞種可濕粉拌種，玉米出苗率提升 12%，后期紋枯病指降 46%，產(chǎn)量增 8.3%；若與滴灌同施，可使連作草莓根際尖孢鐮刀菌數(shù)量下降 70%，果實可溶性糖提高 1.2 度，貨架期延長 3 天。更妙的是，它能合成耐堿 α-淀粉酶與β-葡聚糖酶，在 pH 9.5、溫度 50 ℃ 條件下仍保持 80% 酶活，用于青貯飼料可提前 2 天完成乳酸發(fā)酵，降低干物質(zhì)損耗 3%。目前，工廠采用糖蜜—豆粕深部好氧發(fā)酵，48 h 芽孢量可達 5×101? CFU/mL，噴霧干燥后存活率 > 95%，制成黑衣粉劑，保質(zhì)期 24 個月。藍色小單孢菌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。

克氏芽孢桿菌（Bacillus kochii）是芽孢桿菌屬的新成員，2006年由德國科學家從高溫堆肥中分離，命名致敬現(xiàn)代微生物學奠基人羅伯特·科赫。菌體桿狀、革蘭氏陽性，可形成橢圓芽孢，更適溫度45–55 ℃，pH 6.5–8.5，兼具“嗜熱+解磷+拮抗”三重技能，是土壤微生態(tài)研究的熱點菌種。一、解磷促生菌株TP-6分泌葡萄糖酸、乳酸和磷酸酶，可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg·kg?1，盆栽玉米根際有效磷提高42 %，植株干重增加30 %；同時產(chǎn)IAA 18 mg·L?1，誘導側(cè)根數(shù)量增35 %，吸鉀量提20 %，實現(xiàn)“氮磷鉀”三要素同步活化。二、生物防治克氏芽孢桿菌產(chǎn)生kochii環(huán)脂肽，對番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黃萎抑菌帶寬達26 mm；溫室試驗顯示，畝用200 g菌粉滴灌，黃瓜枯萎病指下降45 %，農(nóng)藥用量減少三分之一，果實Vc含量提高10 %。三、工業(yè)酶潛力其耐熱堿性淀粉酶更適溫度65 ℃、pH 9，在紡織退漿中可省略堿中和步驟，節(jié)能15 %；耐熱蛋白酶在50 ℃、pH 10下對血漬去污力提升25 %，已列入無磷洗滌劑助劑。四、環(huán)境修復與秸稈復配堆肥，24 h堆溫升至65 ℃，纖維素降解率提高30 %，堆肥周期縮短7 d；菌體還能吸附Cd2?、Pb2?，吸附量分別達50 mg·g?1與35 mg·g?1，為礦區(qū)復墾提供低成本方案。

嗜堿芽孢桿菌（Bacillus alcalophilus）是芽孢桿菌屬的“高堿”。菌體桿狀、周生鞭毛，能在 pH 9–11 的極端堿性環(huán)境中旺盛生長，芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min，是研究堿適應與工業(yè)酶的模式菌株。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白（nhaA、nhaC）和碳酸酐酶，將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；細胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，為高溫高堿酶表達提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿淀粉酶更適 pH 10、90 ℃，用于紡織退漿可省略中和步驟，節(jié)能 15 %；耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性，已列入無磷洗滌劑，血漬、奶漬去污力提升 30 %；耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白，氯用量減少 30 %，降低可吸附有機鹵化物（AOX）排放。三、農(nóng)業(yè)應用菌株 AB-10 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 7 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯。四、環(huán)境修復胞外多糖能吸附 Cd2?、Pb2?，吸附量分別達 50 mg·g?1 與 35 mg·g?1；在 pH 9 的蘇打鹽堿土中定殖后，水稻產(chǎn)量增加 10 %，土壤交換性鈉下降 15 %?？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。

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的“模式對照株”。標準菌株 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比，為研究芽孢桿菌耐鹽機制提供了理想“負對照”。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”：與耐鹽菌株進行平行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組比較，可快速鎖定 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運蛋白、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 時活力比較高，鹽度升高活性驟降，為研究酶分子鹽適應機制提供“開關(guān)型”模型。三、教學與質(zhì)控國內(nèi)多所高校將其列為微生物實驗“鹽梯度生長”標準菌，學生通過梯度平板即可直觀觀察鹽濃度對芽孢桿菌生長速率、芽孢形成率及酶活性的影響，實驗重復性好、安全等級 1 級，無需特殊防護。其芽孢可抗紫外、耐干燥，貨架期長達24個月，為商品化奠定基礎。耐熱芽孢桿菌

其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。小球藻藍細菌

德氏乳桿菌德氏亞種（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分離命名的“元老”之一，1901年即進入科學視野。菌體短桿、無芽孢、不運動，專性發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乳酸，更適生長溫度42～45℃，可在pH 3.5的酸環(huán)境中存活，耐高溫卻畏冷，4℃即停止繁殖?；蚪M只1.8 Mb，代謝途徑精簡，卻擁有完整的乳酸脫氫酶與寡肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，使其在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中快速產(chǎn)酸，抑制菌。工業(yè)上，它是酸奶、瑞士奶酪與保加利亞傳統(tǒng)發(fā)酵乳的關(guān)鍵菌種，與嗜熱鏈球菌協(xié)同可將牛乳在3小時內(nèi)酸化至pH 4.2，形成細膩凝乳與特征性乙醛風味；同時分泌胞外多糖，賦予產(chǎn)品順滑口感并延緩后酸化。近年研究還發(fā)現(xiàn)，其表面蛋白SlpA能黏附腸道上皮，誘導IL-10分泌，緩解小鼠結(jié)腸炎；熱滅活菌體亦可通過啟動樹突細胞TLR2信號，增強腸道IgA應答，兼具益生與免疫調(diào)節(jié)潛力。隨著合成生物學興起，德氏乳桿菌德氏亞種被工程化改造為“活藥工廠”，可在腸道內(nèi)持續(xù)釋放胰島素樣肽或白細胞介素，為糖尿病與炎癥性腸病提供新型微生態(tài)治療方案。小球藻藍細菌