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 %。如今生物公司把菌液封装成铝箔袋,春耕拌种即可,比化肥便宜三成,比粪肥干净百倍。木荷考克娃酵母
威氏芽孢杆菌是土壤里低调的“多面手”。它先以杆状活菌在根际游弋,一遇干旱、高温便迅速缩成厚壁芽孢,可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒两小时,仍能在十年后遇水萌发。植保学家把它当“杀菌剂”:芽孢复苏后分泌表面活性素、伊枯草菌素,像微型剪刀刺破病原菌膜,对白绢、根腐、灰霉的抑制率超七成;同时诱导植物开启系统抗性,番茄未染病就先“武装”叶片。温室试验显示,每亩用两百克菌粉拌基质,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。更妙的是,它能分解有机磷长链,释放正磷酸供作物吸收,相当于给土壤配了“微肥”。东北大豆连作田因它缓解“磷饥饿”,亩产增8%。如今,生物公司以玉米浆发酵罐培养,把芽孢制成可湿性粉剂,拌种、滴灌皆宜,保质期两年,运输不必冷链。科学家还在其基因组里插入耐盐基因,让它在西北盐碱地也能萌发,为弃荒滩涂夺回粮田。小小威氏芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。毛头鬼伞鸡腿菇因其安全无残留,我国年产量已达3.5万吨,覆盖333万公顷农田,成为用量大的微生物杀虫剂 。

盐反硝化枝芽孢杆菌(Virgibacillus halodenitrificans)是芽孢杆菌科中兼具“嗜盐”与“反硝化”双重技能的稀有物种。模式菌株 ATCC 49067 分离自法国太阳能盐场,可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范围内生长,更适盐度 3–7 %、pH 7.4–7.5,细胞壁含 meso-DAP,肽聚糖厚且膜脂分支,赋予其耐高渗与碱胁迫的能力。一、盐中反硝化该菌携带完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇,能在 3–12 % 盐度下将 NO₃⁻ 依次还原为 N₂,并同步积累四氢嘧啶作为相容溶质,既完成脱氮又抵御渗透冲击。实验室摇瓶试验显示,盐度 8 % 时其对 NO₃⁻-N 去除率仍达 90 % 以上,N₂O 释放量低于检测限,为高盐废水生物脱氮提供了“零碳源”方案。二、油田与暗管应用菌株 WH-6 被制成“热-盐双耐”菌剂,在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水体系中,通过优先利用 NO₃⁻ 作电子受体,抑制硫酸盐还原菌活性,使 H₂S 产量下降 70 %,延长注水井管柱寿命。同时,含该菌的清淤剂与多孔沸石复配,用于盐碱地暗管排盐,一年后盐水收集率提高 35 %,出口浑浊度降至 4.7 mg L⁻¹,明显缓解因泥沙堵塞造成的维护难题。三、农业与生态修复在 1 % 盐度盆栽中,接种 10⁷ CFU g⁻¹ 土壤,可使生菜根际钾提高 20 %,硝酸盐含量下降 15 %,产量增 12 %。
花园芽孢杆菌(Bacillus horti)更早从花园腐殖土中分离,因而得名。菌落奶白、边缘整齐,杆状细胞具周生鞭毛,能形成椭圆芽孢,耐碱、耐盐、耐干燥,在pH 6–9、15–45℃范围内生长良好,是典型“环境通吃型”根际益生菌。一、防病降毒花园芽孢杆菌能分泌表面活性素、fengycin等环脂肽,破坏病原膜结构,对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达26mm;同时产生芳基酰胺酶,降莠定、甲磺隆等碱性除草剂,土壤残留量7d内下降60%,为连作障碍田“”。二、促生提质菌株IAA产量25mg/L,溶磷3.2mg/L,并产挥发性2,3-丁二醇,诱导黄瓜、生菜根系增30%,叶绿素提高2SPAD单位;大棚试验显示,亩施200g菌粉可使番茄Vc增加12%,糖酸比更协调,货架期延长4d。三、工业酶潜力其耐碱纤维素酶更适pH9、50℃,在洗衣液中仍保持80%活性,可替代化学去渍剂;低温淀粉酶10℃下活力保留70%,为寒区洗碗粉节约能耗20%。四、未来展望借助合成生物学,将花园芽孢杆菌的降毒、促生、耐冷模块植入枯草底盘,可构建“一菌多效”工程菌,用于碱要害田、寒地蔬菜基地及城市绿化基质,让花园芽孢杆菌从“花园”走向更广阔的大地。温室试验显示,每亩用两百克菌粉拌基质,黄瓜枯萎率降四成,农药少打一半,果实仍青亮。

巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus pakistanensis)是2009年从巴基斯坦干旱区大豆根际分离的新种,因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非赖氨酸,在属内独树一帜。菌体革兰氏阳性、具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范围内生长,并耐受150mM硼酸,被视为“中度耐硼”的旱地先锋。在抗逆机制上,该菌细胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺为主,脂肪酸iso-C18:0占30%,赋予其高膜稳定性;基因组G+C含量37%,携带多重外排泵与渗透调节基因,可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。功能层面,巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌表现出“促生-抗病-解”三合一特性。实验室条件下,其IAA产量达118mg/L,明显高于同属菌株,可刺激小麦根长增加35%,干重提高28%;菌液处理后,花生根结线虫侵染率下降42%,对南方根结线虫卵孵化抑制率超60%,为线虫绿色防控提供新选择。此外,该菌对革兰氏阴性植物病原菌具有明显抑菌圈,代谢产物中的酶抑制剂可干扰细菌双功能酶系统,相关菌机制仍在持续解析。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。金黄杆菌属
其IAA产量达118mg/L,明显高于同属菌株,可刺激小麦根长增加35%,干重提高28%。木荷考克娃酵母
德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一,1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动,专性发酵葡萄糖产乳酸,更适生长温度42~45℃,可在pH 3.5的酸环境中存活,耐高温却畏冷,4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb,代谢途径精简,却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统,使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸,抑制菌。工业上,它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种,与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2,形成细腻凝乳与特征性乙醛风味;同时分泌胞外多糖,赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现,其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮,诱导IL-10分泌,缓解小鼠结肠炎;热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号,增强肠道IgA应答,兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起,德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”,可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素,为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。木荷考克娃酵母