向日葵根瘤菌

堀越氏芽孢杆菌（Bacillus horikoshii）是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌，也是国际公认的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃，在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢，被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可将胞内多余Na⁺排出，并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻，维持胞内pH稳态；细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增强膜稳定性，为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略传统工艺中的中和环节，节能15 %；耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍，低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能：在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下，仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹，同时胞外多糖吸附Cd²⁺，使水稻籽粒镉含量下降35 %，产量提高18 %。

厌糖盐土生古菌（Natronomonas pharaonis）是一种极端嗜盐的古菌，泛分布于高盐碱环境，如盐湖和盐田中。这种古菌以其独特的生态适应性、强大的耐碱能力和潜在的生物技术应用价值而受到关注。生物特性厌糖盐土生古菌是一种革兰氏阴性、严格厌氧的球状古菌。它在高盐度和高碱度的环境中表现出极强的适应能力。其细胞呈球形，通常单个存在或成对排列。这种古菌在更适生长条件下，能够快速繁殖，形成具有特征性的菌落形态。其菌落通常为白色或浅黄色，表面光滑，边缘整齐。生态适应性厌糖盐土生古菌的适应性主要体现在其对极端环境的耐受性。这种古菌能够耐受高盐度（高达5 M NaCl）和高碱度（pH 9.5-11.0）的环境。这种能力使其在盐湖、盐田和碱性土壤等极端环境中能够生存和繁衍。此外，它还能够在高温环境下生长，更适生长温度为45℃。代谢能力厌糖盐土生古菌具有独特的代谢能力，能够利用多种碳源进行生长。它可以利用葡萄糖、果糖、蔗糖等单糖和二糖进行厌氧发酵，产生乙酸、H₂和CO₂等代谢产物。这种代谢途径使其在高盐碱环境下能够有效获取能量和营养物质。应用潜力厌糖盐土生古菌在生物技术领域具有重要的应用潜力水假红细菌小小沙福芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。

玉米乳杆菌（Lactobacillus zeae）是乳杆菌属中一颗“低调却高效”的新星，更早从传统发酵玉米浆中分离得名。菌体细长、无芽孢、不运动，兼性厌氧，更适温度35～40℃，可在pH 3.8的酸环境中存活，耐胆盐0.3%，但对氧敏感，需借助玉米基质中的还原力维持活性。基因组只2.0 Mb，却携带完整的磷酸酮醇酶与双歧途径，能同步发酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖，产乳酸量可达18 g/L，同时分泌少量乙酸和乙醇，赋予发酵液清爽微酸的风味。在工业应用上，玉米乳杆菌是“玉米黄金”的关键酿造者。将其与酿酒酵母共培养，可将玉米浆在24小时内酸化至pH 3.9，抑制杂菌，提升原料利用率12%；其胞外多糖还能增加饮料黏度，减少增稠剂添加。动物试验显示，日粮添加10⁷ CFU/g玉米乳杆菌，可使断奶仔猪平均日增重提高9.3%，腹泻率下降42%，并通过上调紧密连接蛋白Claudin-1，增强空肠屏障功能。更引人注目的是，该菌能合成玉米黄素（zeaxanthin）前体，为功能性食品提供天然护眼成分。随着非乳基益生菌需求激增，玉米乳杆菌凭借“源自玉米、用于玉米”的闭环优势，正成为植物发酵饮品的下一代关键菌株。

嗜碱芽孢杆菌（Bacillus alcalophilus）是芽孢杆菌属的“高碱”。菌体杆状、周生鞭毛，能在 pH 9–11 的极端碱性环境中旺盛生长，芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min，是研究碱适应与工业酶的模式菌株。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）和碳酸酐酶，将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态；细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，为高温高碱酶表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱淀粉酶更适 pH 10、90 ℃，用于纺织退浆可省略中和步骤，节能 15 %；耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性，已列入无磷洗涤剂，血渍、奶渍去污力提升 30 %；耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白，氯用量减少 30 %，降低可吸附有机卤化物（AOX）排放。三、农业应用菌株 AB-10 产 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 %；与秸秆复配堆肥，24 h 堆温升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、环境修复胞外多糖能吸附 Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达 50 mg·g⁻¹ 与 35 mg·g⁻¹；在 pH 9 的苏打盐碱土中定殖后，水稻产量增加 10 %，土壤交换性钠下降 15 %。这些酶可以分解麻类植物中的果胶、半纤维素和木质素，从而将纤维从植物组织中分离出来。

扩散芽孢杆菌（Bacillus diffusus）是芽孢杆菌属里的“运动健将”。菌体杆状、周生鞭毛，在琼脂表面可形成迅速扩展的薄膜状菌落，24 h内直径达80 mm，故得名“diffusus”。其更适生长温度30–37 ℃，pH 6–9，耐干燥、耐紫外，芽孢可存活十年以上，为制剂化提供质量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖，降低表面张力，使菌体在沙壤土中迁移速度提高3倍；与枯草芽孢杆菌复配，可形成“生物被膜”，优先占据根际生态位，抑制病原菌入侵。二、广谱抑菌扩散芽孢杆菌产生diffusin脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎等病原菌抑菌带宽达28 mm；温室试验显示，亩用200 g菌粉滴灌，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。三、促生提质菌株IAA产量25 mg·L⁻¹，溶磷2.9 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸磷量提20 %；新疆盐碱地示范，冬小麦千粒重增1.5 g，产量提高8 %。四、工业酶潜力其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高，已用于洗涤剂，低温去污力提升25 %；胞外多糖乳化力强，可作为钻井泥浆降滤失剂，耐盐达12 %。其芽孢可耐沸水煮15分钟、紫外照射两小时，喷雾干燥存活率超过90%，为大规模制剂化提供了便利。棘孢木霉

鲑色野野村氏菌具体用途可能包括其在生物活性物质生产、生物降解或生物转化方面的潜力。向日葵根瘤菌

赫氏埃希氏菌是深海热液口的“化学魔术师”，能在摄氏百度、千倍大气压的暗夜里，把硫化氢当早餐，把二氧化碳当点心来款待。它用氢硫还氧酶把剧毒硫化氢拆成电子与质子，驱动ATP合酶高速旋转，合成能量，再借逆三羧酸循环把无机碳织成有机糖，无需阳光，也能养活整片“黑烟囱”丛林。科学家搭乘深潜器采集菌体，发现其细胞膜含特殊醚键脂质，像给自身裹上耐高温的陶瓷瓦，蛋白质内部也布满离子键，仿佛微型钢铁骨架，才让它在沸水中依旧柔韧。实验室里，研究团队把它的固碳基因簇移植到工业大肠杆菌，使后者能在废气流里自养生长，产出的聚羟基脂肪酸酯可制可降解塑料，为碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌，用肉眼看不见的臂膀，托住地球深部与未来的绿色循环。向日葵根瘤菌