紅棕孔韌革菌

膠凍樣類芽孢桿菌（Paenibacillus mucilaginosus）是土壤里會(huì)“熬膠”的硅酸鹽細(xì)菌。菌落圓潤(rùn)、表面像果凍，能把礦物中的鉀、磷、硅一股腦解離出來(lái)，被農(nóng)民親切地稱作“天然第二鉀肥廠”。一、解礦機(jī)制它分泌多糖和有機(jī)酸，在鉀長(zhǎng)石表面形成生物膜，質(zhì)子交換+絡(luò)合雙管齊下，把難溶的礦物鉀轉(zhuǎn)化為可溶性鉀，盆栽試驗(yàn)顯示，土壤鉀含量可提高25%，相當(dāng)于每畝白撿3公斤K?O。二、促生抗逆產(chǎn)IAA、 gibberellin，刺激玉米、土豆側(cè)根激增30%；生成的胞外多糖保水又固粒，使沙壤土含水率提升8%，幫助作物度過(guò)春旱。三、田間成績(jī)山東大蔥示范區(qū)，畝施200g（10? CFU/g）菌粉，蔥白粗度增加0.3 cm，產(chǎn)量提高12%，化肥鉀用量降20%；寧夏葡萄溝灌后，糖酸比更協(xié)調(diào)，果粉增厚，貨架期延長(zhǎng)5天。四、工業(yè)發(fā)酵以糖蜜-玉米漿為培養(yǎng)基，28℃、200 r/min發(fā)酵36 h，芽孢數(shù)可達(dá)5×10? CFU/mL，噴霧干燥存活率>90%，與腐熟雞糞造粒，制成“生物硅鉀肥”，存放18個(gè)月活菌仍大于2億/克。五、未來(lái)方向科學(xué)家正把耐鹽堿、耐重金屬基因簇導(dǎo)入該菌，構(gòu)建“解鉀-降鹽-鈍化鎘”三合一工程菌，讓鹽堿灘、礦區(qū)復(fù)墾地也能長(zhǎng)出高產(chǎn)莊稼。另一株C1在白酒窖池可產(chǎn)己酸和乙酸乙酯，使基酒主體香提高30%，為“增香菌”提供新選擇。紅棕孔韌革菌

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(xì)，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(zhǎng)途運(yùn)輸省下冷鏈成本。復(fù)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(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯的抑菌帶寬達(dá) 28–32 mm；同時(shí)釋放揮發(fā)性 2,3-丁二醇，啟動(dòng)植物 ISR 信號(hào)，使葉片過(guò)氧化物酶活性提高 1.8 倍，達(dá)到“未病先防”。田間試驗(yàn)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(shí)可溶性糖提高 1.2 度，貨架期延長(zhǎng) 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(dá) 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(gè)月。洛格酵母耐熱芽孢芽孢桿菌可耐受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%。

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(zhǎng)溫度只15 ℃，比較高不超過(guò)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(zhǎng)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(lái)，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(pán)，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)。

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀(jì)90年代由日本科學(xué)家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國(guó)際公認(rèn)的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，更適pH 8.5–9.5、溫度30–37 ℃，在Na?CO?濃度50 g L?1的極端環(huán)境中仍能正常代謝，被稱為“天然堿性細(xì)胞工廠”。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余Na?排出，并將CO?2?轉(zhuǎn)化為HCO??，維持胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供平臺(tái)。二、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶、普魯蘭酶更適pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略傳統(tǒng)工藝中的中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %；耐堿蛋白酶在洗滌劑中可去除血漬、奶漬，低溫活性優(yōu)于市場(chǎng)同類酶20 %。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境應(yīng)用菌株P(guān)1具備“溶磷-鈍化重金屬”雙重功能：在pH 9、Cd2? 50 mg kg?1條件下，仍可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg kg?1，同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

綠色綠芽菌（Blastochloris viridis）是一株綠色、能出芽的光合細(xì)菌，隸屬α-變形菌綱芽生綠菌屬。菌體圓形至卵圓，具極生鞭毛，可活躍游動(dòng)；革蘭氏陰性，無(wú)芽孢，不形成芽孢鏈，通過(guò)不對(duì)稱出芽繁殖，是光合菌中少見(jiàn)的“芽殖型”。它的培養(yǎng)物呈橄欖綠至翠綠，源于細(xì)菌葉綠素b與類胡蘿卜素的組合，吸收波段集中在700-900 nm近紅外區(qū)，可在弱光或近紅外環(huán)境中進(jìn)行不產(chǎn)氧光合，為光能異養(yǎng)生長(zhǎng)提供優(yōu)勢(shì)。更適生長(zhǎng)溫度30℃，pH 6.8-7.5，鹽度0-6%，兼性微好氧，黑暗條件下也能緩慢呼吸增殖，適應(yīng)淡水到河口多種生境。綠色綠芽菌的光合內(nèi)膜為囊泡狀，含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌類，G+C mol% 66-71，系統(tǒng)發(fā)育與紅游動(dòng)菌屬更接近。其反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)與電子傳遞鏈已被解析，是研究光能轉(zhuǎn)化和人工光合器件的模型生物。應(yīng)用方面，菌株ATCC 19567常用于教學(xué)與科研；因其能利用低級(jí)脂肪酸和多種有機(jī)酸，也被探索用于高濃度有機(jī)廢水處理，可在光照厭氧反應(yīng)器中同步去除COD并回收單細(xì)胞蛋白，為“光合-凈水-資源”一體化提供新思路。隨著合成生物學(xué)發(fā)展，綠色綠芽菌的細(xì)菌葉綠素b合成基因簇已被克隆，為構(gòu)建近紅外驅(qū)動(dòng)細(xì)胞工廠奠定了遺傳基礎(chǔ)。侄子根瘤菌是土壤里的微型氮廠，直徑不過(guò)微米，卻能把天空搬上餐桌。紅棕孔韌革菌

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。紅棕孔韌革菌

無(wú)機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基（Inorganic Phosphorus Bacteria Medium）是專門用于篩選、計(jì)數(shù)和驗(yàn)證具有“溶磷”功能微生物的合成培養(yǎng)基。其關(guān)鍵思路是“以難溶磷為磷源”：配方中不添加任何有機(jī)磷或磷，而用磷酸三鈣〔Ca?(PO?)?〕、磷灰石或磷酸鋁等難溶性無(wú)機(jī)磷酸鹽作為磷源；同時(shí)提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源，以及硫酸銨或硝酸鈉作氮源，并輔以鎂、鉀、硫、微量元素和緩沖系統(tǒng)，pH 通常調(diào)至 6.8–7.2。只有能分泌有機(jī)酸、質(zhì)子、酶類（如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶）的溶磷菌，才能將不溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶的 PO?3?，供自身利用并在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。培養(yǎng)基滅菌后呈乳白渾濁，傾注平板后表面略帶沉淀。接種土壤稀釋液或根際樣品，28 ℃培養(yǎng) 3–5 天，具有溶磷能力的菌落周圍會(huì)出現(xiàn) 2–10 mm 的透明暈圈——這是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三鈣所致，暈圈直徑與溶磷能力呈正相關(guān)。若需定量，可挑取暈圈明顯的單菌落，接入液體無(wú)機(jī)磷培養(yǎng)基，振蕩培養(yǎng) 7 天，用鉬銻抗比色法測(cè)定上清液中有效磷含量，計(jì)算溶磷率（mg P·L?1）與菌體生物量的比值，即可比較不同菌株的溶磷效率。紅棕孔韌革菌