透孢犁头霉

嗜碳芽孢杆菌（Bacillus carboniphilus）是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适温度 45–50 ℃，pH 7.0–8.5，可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长，因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因，48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹，转化率 > 90 %，为浓醪发酵提供廉价糖源；与酵母共培养，乙醇产量提 12 %，蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶，使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性；芽孢耐 80 ℃ 30 min，便于浓糖液灭菌后直投，缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹，玉米盆栽根长增 28 %，吸磷量提 22 %；与秸秆复配堆肥，堆温 24 h 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、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃，已用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸 20 %；木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性，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。玫瑰链孢囊菌的次级代谢过程受到DNA甲基化等表观遗传修饰的调控，这为调节抗生物质合成提供了新的策略 。透孢犁头霉

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 %。蓬刺链霉菌格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，却只认花生这一位房东。

史氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中嗜热分支的，标准菌株 JCM 9076 更初从高温堆肥中分离，能在 55 ℃、pH 6.5 条件下旺盛生长，芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h，是验证高压灭菌效果的指示菌之一。其细胞壁含特殊脂肪酸，膜脂熔点高，配合小分子热休克蛋白，使核糖体和 DNA 在高温下仍保持构象稳定，赋予菌体“耐热盾牌”。2024 年，中国团队从镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 Bacillus smithii。该菌兼具三重抗逆：耐盐 6 %、耐镉 50 mg·L⁻¹，并能在 pH 4.5–9.0 范围内正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽试验中使玉米根际有效磷提高 42 %，籽粒镉含量下降 35 %，实现“增磷减镉”同步完成。在酶制剂方向，史氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其胞外碱性淀粉酶更适温度 70 ℃，在洗涤剂、烘焙和酒精浓醪发酵中可省去降温环节，节能 15 %；耐有机溶剂蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇环境中保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株可与秸秆堆肥复配，使堆体温度 24 h 升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d；作为功能性菌剂，每亩随基肥施入 200 g 菌粉，冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %，分蘖数增加 1.2 个，对后期倒伏有明显缓解作用。

假坚强芽孢杆菌（Bacillus pseudofirmus）是芽孢杆菌属中“外柔内刚”的。菌落洁白、边缘整齐，杆状细胞可形成椭圆芽孢，且具周身鞭毛，能运动；它耐碱、耐盐、耐干燥，可在pH 9–11、8 % NaCl的极端环境中旺盛生长，故得名“假坚强”。首要本领是“生物降碱”。菌株OF4从肯尼亚盐碱湖分离，基因组携带多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因，可在高盐高碱条件下维持胞内pH 7.5，同时分泌苹果酸、乳酸等有机酸，2 d内将周围pH由10降至8，为后定植作物营造“微酸绿洲”。盆栽试验中，用10⁷ CFU/g菌液拌土，碱蓬根际交换性钠下降35 %，燕麦出苗率提高50 %，产量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可产生环脂肽与几丁质酶，抑制番茄立枯、棉花黄萎等病原菌，抑菌带宽达25 mm；同时分泌IAA 15 mg/L，诱导玉米侧根增加30 %，吸磷量提升20 %。新疆盐碱棉田每亩滴灌200 g菌粉，黄萎病指降低42 %，皮棉增产8.6 %。工业端，假坚强芽孢杆菌是“碱性酶工厂”。其耐碱木聚糖酶更适pH 10，90 ℃半衰期2 h，用于纸浆漂白可减少氯用量30 %；耐碱蛋白酶已列入洗涤剂助剂，低温下仍能有效分解血渍、奶渍，节能20 %。收获后根瘤脱落，矿化释氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝态淋失降四成，地下水不再喊“又咸又绿”。

烟酸芽孢杆菌（Bacillus niacini）是芽孢杆菌属里的“维生素工匠”。20 世纪 90 年代由日本科学家在腐殖土中分离，因其能利用烟酸（维生素 B₃）为碳氮源生长而得名。菌体杆状、周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，耐碱、耐干燥，更适 pH 8–9、温度 30–37 ℃，在贫瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本领是“分解顽固”。基因组编码烟酸脱氢酶、6-羟基烟酸加氧酶等关键基因，可把腐殖质中的吡啶环打开，生成甲酸、酸和 NH₃，既为自身供能，也为周围微生物提供“开胃小菜”。在堆肥试验中，接种 10⁵ CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆体温度 48 h 升至 65 ℃，纤维素降解率增加 30 %，堆肥周期缩短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有机磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，叶绿素提高 1.8 SPAD；同时产生环脂肽，对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达 24 mm，温室防病效果 58 %，与多菌灵相当。工业端，烟酸芽孢杆菌是“绿色催化剂”。其烟酸酶可将烟酸一步转化为 6-羟基烟酸，用于合成降压药尼群地平，底物转化率 98 %，比化学路线减少三废 70 %；耐热淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗涤剂，节能 20 %。产气肠杆菌在适宜的培养基上生长良好，如在含有营养的琼脂培养基上可以形成光滑、湿润、圆形、凸起的菌落。产朊假丝酵母

解硫胺素类芽孢杆菌还具有生物转化能力，能够将一些复杂的有机化合物转化为更有价值的产物。透孢犁头霉

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌家族里的“极地居民”。它可在−2 ℃缓慢生长，更适温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃，却能在南极冻土、深海沉积物中形成椭圆芽孢，耐−20 ℃冷冻和反复冻融，被视作研究低温适应的模式菌之一。其“耐寒密码”有三重：细胞膜富含支链和短链脂肪酸，保持流动性；冷休克蛋白Csp与RNA伴侣协同，防止核酸二级结构冻结；兼产低温活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，为冬季生物过程提供催化可能。在农业上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物“穿”上生物羽绒服。工业端，它的耐冷蛋白酶已在洗涤剂中试用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，节能20 %；低温淀粉酶可将糖化温度由60 ℃降至35 ℃，为冬季酒精发酵省蒸汽、减碳排。环境修复方面，菌株ANT-1在−5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管泄漏提供原位生物修复方案。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产菌，有望实现“零加热”生物制造，让微生物在冰水里也能为人类催化价值反应。小小嗜冷芽孢杆菌，用极端低温下的生存智慧，把寒冷转化为绿色科技的新动能。透孢犁头霉