蜡状芽孢杆菌

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 %。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。蜡状芽孢杆菌

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖，更适生长温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反复冻融，是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸，冷休克蛋白Csp持续表达，使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性，为“零度工厂”提供分子基础。在农业端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面，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 ℃，为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案；与冰藻共培养时，还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹，让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘，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高值反应。太平洋盐单胞菌在当今追求可持续发展的时代，寻找环保且高效的天然纤维加工方法成为了一个重要的课题。

嗜盐盐渍微菌（Halomonas sp.）是一类生活在海水、盐湖、盐碱土壤等高盐环境中的革兰氏阴性杆菌，更适 NaCl 浓度 3 %，但可在 1 %–25 % 盐度范围内存活，堪称“轻-中嗜盐标兵”。菌落乳白色、边缘整齐，短杆状细胞具单极鞭毛，能形成胞外多糖，既吸附 Na⁺ 缓解渗透胁迫，又便于自身在固体表面形成生物膜。其耐盐策略采用“相容溶质”模式：细胞内大量积累四氢嘧啶（ectoine）和脯氨酸，不干扰酶活；膜脂含磺化糖蛋白 S 层，负电荷屏蔽高阳离子，维持膜结构稳定。因此，在盐度突变、重金属并存时仍能快速繁殖。环境工程上，Halomonas sp. 是“高盐脱氮王”。新疆盐湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下对氨氮、硝态氮、亚硝态氮去除率分别达 100 %、94 % 和 74 %，氮素主要通过同化作用进入菌体，污泥产量低，为高盐废水生物净化提供了高效菌种资源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 盐度下降解苯酚，68 h 去除率 > 90 %，为含盐含酚工业废水处理带来新思路。农业方面，Halomonas 能溶解钾长石、释放钾，并分泌 IAA 促进作物根系在盐碱地生长；与藻共生时，还可利用微藻释放的甘油作碳源，实现“菌-藻”联合修复高盐盐碱土。

牛奶类芽孢杆菌（Paenibacillus lactis）更早从原料奶和干酪凝块中被分离，因而得名。它呈短杆状，革兰氏阳性，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，更适30–37℃、pH 6–7，耐干燥、耐冷链，是乳品环境中常见的“温和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖，在酸奶发酵中与 Streptococcus thermophilus 协同，可提升黏度、减少乳清析出，延长货架期7天；同时产细菌素 Lactocin 2401，对单增李斯特菌抑菌带宽达22mm，为原奶生物保鲜提供天然“护栏”。二、肠道健康牛奶类芽孢杆菌耐胃酸、耐胆盐，能形成芽孢穿越胃肠道，在结肠萌发后分泌果聚糖酶，降解膳食多糖产生丁酸，降低pH，抑制沙门氏菌定植；小鼠试验显示，日灌胃10⁸ CFU，血清IgA提高35 %，腹泻率下降60 %，已列入欧盟QPS清单，安全等级高。三、工业酶潜力其低温普鲁兰酶在10℃仍保持70 %活性，可用于乳清寡糖制备；耐碱脂肪酶更适pH 9、40℃，在CIP管道清洗中分解乳脂肪，节能15 %，减少化学碱用量。四、农业应用将菌株NZ1制成活菌数10⁸ CFU mL⁻¹的“乳菌肥”，滴灌奶牛场周边青贮玉米，土壤有机质提高12 %，产奶净能增加8 %，实现种养循环。该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶，在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。

栗褐芽孢杆菌（Bacillus badius）是芽孢杆菌属的“暗色骑士”。菌落呈独特的栗褐色、边缘不规则，革兰氏阳性大杆菌，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢；更适温度30–37 ℃，pH 6.5–8.5，广分布于森林腐叶、草炭和动物肠道中。一、降解菌株产胞外酚氧化酶、漆酶和半纤维素酶，能把落叶、锯末中的木质-酚类物质分解成腐殖酸，7 d内稻草失重率35 %，腐殖酸含量提高1.8倍，为有机肥“褐化”提供天然菌种。二、防病促生栗褐芽孢杆菌分泌badius脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽24 mm；同时产IAA 18 mg·L⁻¹，使玉米根长增28 %，吸磷量提棚试验亩施200 g菌粉，黄瓜枯萎病指降40 %，产量增12 %。三、工业酶潜力其漆酶更适pH 5、50 ℃，对染料活性黑KN-B脱色率3 h达85 %，已用于印染废水预处理；耐碱木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性，可助纸浆漂白减少氯用量30 %。四、土壤修复菌体胞外多糖能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达45 mg g⁻¹与30 mg g⁻¹；与生物炭混施，矿区污染土壤有效态镉下降50 %，蔬菜可食部镉低于国标。牙龈蛋白酶（Gingipains）是牙龈卟啉单胞菌在细胞内合成并分泌到细胞外的一种胰蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶。蜡状芽孢杆菌

小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之躯撬动绿色农业，让蓝天少一缕烟，田里多一季香。蜡状芽孢杆菌

死谷芽孢杆菌，名字听来荒凉，却是沙漠表层更耐命的“绿洲工匠”。它更初在美国死谷盐壳下被分离，能在55℃、盐浓度15%的“卤水”里悠然萌发，芽孢外壁含特殊酸性肽聚糖，像给细胞穿陶瓷甲，紫外线、干燥、氧化齐攻亦难破。农业学家把它请进西北盐碱地，菌体复苏后分泌环脂肽，既松解板结土粒，又抢占根际生态位，抑制镰刀菌、丝核菌，使向日葵烂根率降四成；同时释放胞外多糖，裹住钠离子，降低植物盐分胁迫，亩产油脂提高一成。更妙的是，它能将难溶磷酸钙转化为有效磷，相当于自带“微肥”。科研团队用玉米浆发酵，把芽孢制成黑色粉剂，滴灌进新疆棉田，三年下来，土壤氯盐下降15%，棉花出苗率升两成，农药减施三成。如今，科学家正给它插入耐旱基因，希望让戈壁也长出稻浪。小小死谷芽孢杆菌，用微观之躯唤醒沉睡的盐碱，为人类夺回被盐分侵占的耕地，让荒凉名不副实，让沃野重获新生。蜡状芽孢杆菌