深海微小桿菌

煙酸芽孢桿菌（Bacillus niacini）是芽孢桿菌屬里的“維生素工匠”。20 世紀 90 年代由日本科學家在腐殖土中分離，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。首要本領是“分解頑固”?；蚪M編碼煙酸脫氫酶、6-羥基煙酸加氧酶等關鍵基因，可把腐殖質中的吡啶環(huán)打開，生成甲酸、酸和 NH?，既為自身供能，也為周圍微生物提供“開胃小菜”。在堆肥試驗中，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，并溶出有機磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，葉綠素提高 1.8 SPAD；同時產生環(huán)脂肽，對番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達 24 mm，溫室防病效果 58 %，與多菌靈相當。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化為 6-羥基煙酸，用于合成降壓藥尼群地平，底物轉化率 98 %，比化學路線減少三廢 70 %；耐熱淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗滌劑，節(jié)能 20 %。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潛力。深海微小桿菌

栗褐芽孢桿菌（Bacillus badius）是芽孢桿菌屬的“暗色騎士”。菌落呈獨特的栗褐色、邊緣不規(guī)則，革蘭氏陽性大桿菌，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢；更適溫度30–37 ℃，pH 6.5–8.5，廣分布于森林腐葉、草炭和動物腸道中。一、降解菌株產胞外酚氧化酶、漆酶和半纖維素酶，能把落葉、鋸末中的木質-酚類物質分解成腐殖酸，7 d內稻草失重率35 %，腐殖酸含量提高1.8倍，為有機肥“褐化”提供天然菌種。二、防病促生栗褐芽孢桿菌分泌badius脂肽，對番茄青枯、辣椒疫霉抑菌帶寬24 mm；同時產IAA 18 mg·L?1，使玉米根長增28 %，吸磷量提棚試驗畝施200 g菌粉，黃瓜枯萎病指降40 %，產量增12 %。三、工業(yè)酶潛力其漆酶更適pH 5、50 ℃，對染料活性黑KN-B脫色率3 h達85 %，已用于印染廢水預處理；耐堿木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性，可助紙漿漂白減少氯用量30 %。四、土壤修復菌體胞外多糖能吸附Cd2?、Pb2?，吸附量分別達45 mg g?1與30 mg g?1；與生物炭混施，礦區(qū)污染土壤有效態(tài)鎘下降50 %，蔬菜可食部鎘低于國標。鮭色野野村氏菌其分泌的耐有機溶劑蛋白酶、褐藻膠裂解酶在洗滌、紡織及海藻轉化中展現高活性，為生物制造提供新工具。

克勞氏芽孢桿菌（Bacillus clausii）是芽孢桿菌屬中的“耐堿”，1915年由意大利克勞氏從堿性土壤中分離，菌體桿狀、周生鞭毛，可在 pH 8–10.5、鹽 0–12 % 的條件下旺盛生長，芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min，是研究極端堿適應的模式菌之一。一、耐堿機制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉運蛋白（nhaC、mnh）與碳酸酐酶，可將胞內多余 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，為高溫高堿酶的高效表達提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性，已用于無磷洗滌劑，血漬、奶漬去污力提升 30 %；耐堿淀粉酶更適 pH 9、90 ℃，可在紡織退漿中省略中和步驟，節(jié)能 15 %；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、農業(yè)與環(huán)境菌株 SIN 可產 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 6 d。耐堿特性使其在 pH 9 的蘇打鹽堿土中仍能定殖，水稻產量增加 10 %。

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 % 鹽度范圍內存活，堪稱“輕-中嗜鹽標兵”。菌落乳白色、邊緣整齊，短桿狀細胞具單極鞭毛，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”模式：細胞內大量積累四氫嘧啶（ectoine）和脯氨酸，不干擾酶活；膜脂含磺化糖蛋白 S 層，負電荷屏蔽高陽離子，維持膜結構穩(wěn)定。因此，在鹽度突變、重金屬并存時仍能快速繁殖。環(huán)境工程上，Halomonas sp. 是“高鹽脫氮王”。新疆鹽湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下對氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮去除率分別達 100 %、94 % 和 74 %，氮素主要通過同化作用進入菌體，污泥產量低，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)廢水處理帶來新思路。農業(yè)方面，Halomonas 能溶解鉀長石、釋放鉀，并分泌 IAA 促進作物根系在鹽堿地生長；與藻共生時，還可利用微藻釋放的甘油作碳源，實現“菌-藻”聯合修復高鹽鹽堿土。更妙的是，它能分解有機磷長鏈，釋放正磷酸供作物吸收，相當于給土壤配了“微肥”。

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，卻只認花生這一位房東。它自帶“門禁卡”——特殊的Nod因子，能精細識別花生根毛分泌的染料木苷，兩者對接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌請進“地下別墅”。隨后，細菌釋放信號，誘導根部細胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像給根系掛上微型氮肥廠。瘤內氧氣被植物合成的豆血紅蛋白調到納摩級，固氮酶安全開工，將空氣中惰性的N?轉化為NH??，晝夜輸送給花生，畝產蛋白因此提升三成，農戶少施20公斤尿素，卻多收一筐飽滿果仁。更妙的是，收獲后根瘤遺落田間，氮素緩慢釋放，后茬小麥吸氮量提高15%，土壤硝態(tài)淋失減少四成，地下水不再“又咸又綠”。如今，科研團隊把菌液做成鋁箔袋裝，拌種即可，比化肥便宜三成，卻無污染；還植入耐旱基因，讓它在華北旱地也能結瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之軀撬動綠色農業(yè)，讓藍天少一縷煙，田里多一季香。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”。解烏頭酸曲霉

其IAA產量達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%。深海微小桿菌

綠色綠芽菌（Blastochloris viridis）是一株綠色、能出芽的光合細菌，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；革蘭氏陰性，無芽孢，不形成芽孢鏈，通過不對稱出芽繁殖，是光合菌中少見的“芽殖型”。它的培養(yǎng)物呈橄欖綠至翠綠，源于細菌葉綠素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)境中進行不產氧光合，為光能異養(yǎng)生長提供優(yōu)勢。更適生長溫度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，適應淡水到河口多種生境。綠色綠芽菌的光合內膜為囊泡狀，含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌類，G+C mol% 66-71，系統(tǒng)發(fā)育與紅游動菌屬更接近。其反應中心結構與電子傳遞鏈已被解析，是研究光能轉化和人工光合器件的模型生物。應用方面，菌株ATCC 19567常用于教學與科研；因其能利用低級脂肪酸和多種有機酸，也被探索用于高濃度有機廢水處理，可在光照厭氧反應器中同步去除COD并回收單細胞蛋白，為“光合-凈水-資源”一體化提供新思路。隨著合成生物學發(fā)展，綠色綠芽菌的細菌葉綠素b合成基因簇已被克隆，為構建近紅外驅動細胞工廠奠定了遺傳基礎。深海微小桿菌