南极微球菌

盐敏芽孢杆菌（Bacillus halmapalus）是芽孢杆菌属中“怕盐”的稀有成员，却因此成为科研与教学的“模式对照株”。标准菌株 DSM8723 更初由丹麦 Novo Nordisk 分离，更适 NaCl 浓度只 0.5 %，盐度 >2 % 即明显受抑，与嗜盐菌形成鲜明对比，为研究芽孢杆菌耐盐机制提供了理想“负对照”。一、形态与生理菌落乳白色、边缘光滑，革兰氏阳性大杆菌，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢；氧化酶阳性，好氧，更适温度 30 ℃、pH 7.0，能分泌 α-淀粉酶，在 DSMMedium 31 培养基中生长迅速。二、科研价值由于盐敏感特征明确，常被用作“盐胁迫空白”：与耐盐菌株进行平行转录组、蛋白组比较，可快速锁定 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白、相容溶质合成酶等关键耐盐基因；其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 时活力比较高，盐度升高活性骤降，为研究酶分子盐适应机制提供“开关型”模型。三、教学与质控国内多所高校将其列为微生物实验“盐梯度生长”标准菌，学生通过梯度平板即可直观观察盐浓度对芽孢杆菌生长速率、芽孢形成率及酶活性的影响，实验重复性好、安全等级 1 级，无需特殊防护。③分泌蛋白酶与脂肽，抑制番茄青枯、辣椒疫霉，病指下降四成。南极微球菌

解淀粉芽孢杆菌是土壤里藏着的一把“生物刀”。它在营养充足时长成杆状，一遇干旱、高温便缩成厚壁芽孢，可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒三小时，十年后遇水仍能萌发。复苏后，它先分泌α-淀粉酶、葡聚糖酶，把作物根际的淀粉、果胶切成低聚糖，抢得碳源，同时释放表面活性素、伊枯草菌素等脂肽，像微型剪刀刺破病原菌膜，对白绢、枯萎、灰霉的抑制率超过七成；还能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，它能将难溶磷酸钙转化为有效磷，并分泌植物素前体，使玉米须根量增三成，亩产提8%。东北连作大豆田因它缓解“磷饥饿”，减少化肥施用量一成。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。解淀粉芽孢杆菌用肉眼看不见的臂膀，托住绿色农业的明天：让农药瓶少一个，饭碗多一粒，也让板结的土地重新呼吸。类高加索酸奶乳杆菌侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂，直径不过微米，却能把天空搬上餐桌。

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。

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体，内藏δ-内；当鳞翅目幼虫咬食叶片，晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮，几分钟内停止取食，芽孢乘虚进入血腔，引发败血症，害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂，可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下，且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。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，成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻，培育的Bt作物毕生自带抗虫盾，减少农药喷洒七成以上 。从茶园到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用显微镜下的臂膀，为人类守住绿色丰收与清洁水源 。在工业领域，解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在生物合成方面。

耐热芽孢芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus，旧称Bacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活，被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于：细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物，降低膜流动性；组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。在工业酶领域，耐热芽孢芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高，可将淀粉液化时间缩短一半，广用于酒精、制糖、纺织退浆，年市场需求超万吨；耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80%活性，可用于洗涤剂，提高低温洗衣的去污力。此外，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。农业与环境方面，科学家将其与堆肥菌系复配，使堆温迅速升至65 ℃，加速有机质分解，杀灭病原菌和杂草种子，缩短堆肥周期30%；在油田，耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8%。这些功能对于理解和改善全球温室气体排放具有重要意义，也为制定环境保护策略提供了科学依据。类黄假单胞菌

随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。南极微球菌

拟近缘鞘孢菌（Chalara pseudoaffinis）是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌，更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色，基质菌丝发达，可形成瓶梗式分生孢子器，产椭圆形分生孢子，需氧、耐低温，4 ℃仍可缓慢生长，适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面，该菌能分泌一系列细胞壁降解酶，可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素，促进有机质矿化，为水体微生物提供碳源 。初步试验表明，其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性，抑菌圈直径15–20 mm，同时可产生几丁质酶，破坏线虫卵壳，盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %，显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上，拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出，10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力，可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白，节能20 %并减少高温处理成本 。此外，其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”，高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验，安全等级为四类，操作简便 。南极微球菌