疣青霉

甲基营养型芽孢杆菌是土壤里的“碳链炼金师”。它以甲醇、甲胺等一碳化合物为主食，却能把这些常被忽视的小分子变成高值产物。菌体在含甲醇的培养基中迅速萌发，分泌甲醇脱氢酶，将有毒的甲醇先氧化为甲醛，再经RuMP循环固定为果糖-6-磷酸，既获得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反应在pH 7、30℃下效率比较高，甲醇转化率可达理论值的92%，远高于化学催化。更难得的是，它同时是一株“生物兵工厂”。在利用甲醇的同时，甲基营养型芽孢杆菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，对黄瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌带宽达25-30毫米；其挥发性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可诱导植物系统抗性，使棉花黄萎病指下降40%。田间试验表明，每亩用200克菌粉滴灌，玉米根际甲醇天然浓度降低60%，植株叶绿素提高1.5个SPAD单位，产量增加8%，且农药使用量减少三成。工业端，科研团队把聚-γ-谷氨酸合成酶基因导入甲基营养型芽孢杆菌，使其在消耗甲醇的同时产出高黏度γ-PGA，可作为保水剂、絮凝剂或医用敷料；5吨罐分批发酵，γ-PGA产量达25 g/L，成本比传统谷氨酸发酵低20%。此外，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。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 。疣青霉

吉氏芽孢杆菌（Bacillus gibsonii）是芽孢杆菌属中“耐热兼耐碱”的新锐成员，2004年由德国学者从堆肥超温区分离，命名源自菌种保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，只适生长温度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na₂CO₃ 和 1 % 过氧化氢条件下存活，被视作“碱性酶工厂”的理想候选。一、耐热耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 排出并维持 pH 稳态；芽孢富含钙-吡啶二羧酸复合物，赋予其 100 ℃、30 min 的耐热能力，为高温高碱工业环境提供稳定催化剂。二、工业酶宝库其耐碱普鲁兰酶只适 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷键，用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸用量 20 %；耐碱木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于纸浆漂白，减少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；碱性蛋白酶则在 40 ℃、pH 11 条件下对血渍、奶渍去污力提升 35 %，为无磷洗涤剂增添绿色助剂。三、农业与环境菌株 TP-1 可产 IAA 12 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.8 mg·L⁻¹，使玉米根系增 25 %，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 28 %，堆肥周期缩短 6 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。土壤短芽胞杆菌温室试验显示，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。

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。它自带“门禁卡”——特殊的Nod因子，能精细识别花生根毛分泌的染料木苷，两者对接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌请进“地下别墅”。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。瘤内氧气被植物合成的豆血红蛋白调到纳摩级，固氮酶安全开工，将空气中惰性的N₂转化为NH₄⁺，昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。更妙的是，收获后根瘤遗落田间，氮素缓慢释放，后茬小麦吸氮量提高15%，土壤硝态淋失减少四成，地下水不再“又咸又绿”。如今，科研团队把菌液做成铝箔袋装，拌种即可，比化肥便宜三成，却无污染；还植入耐旱基因，让它在华北旱地也能结瘤。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。

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 %。侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂，遇豆科根毛即附，分泌信号，诱根内陷成瘤。

胶冻样类芽孢杆菌（Paenibacillus mucilaginosus）是土壤里会“熬胶”的硅酸盐细菌。菌落圆润、表面像果冻，能把矿物中的钾、磷、硅一股脑解离出来，被农民亲切地称作“天然第二钾肥厂”。一、解矿机制它分泌多糖和有机酸，在钾长石表面形成生物膜，质子交换+络合双管齐下，把难溶的矿物钾转化为可溶性钾，盆栽试验显示，土壤钾含量可提高25%，相当于每亩白捡3公斤K₂O。二、促生抗逆产IAA、 gibberellin，刺激玉米、土豆侧根激增30%；生成的胞外多糖保水又固粒，使沙壤土含水率提升8%，帮助作物度过春旱。三、田间成绩山东大葱示范区，亩施200g（10⁸ CFU/g）菌粉，葱白粗度增加0.3 cm，产量提高12%，化肥钾用量降20%；宁夏葡萄沟灌后，糖酸比更协调，果粉增厚，货架期延长5天。四、工业发酵以糖蜜-玉米浆为培养基，28℃、200 r/min发酵36 h，芽孢数可达5×10⁹ CFU/mL，喷雾干燥存活率>90%，与腐熟鸡粪造粒，制成“生物硅钾肥”，存放18个月活菌仍大于2亿/克。五、未来方向科学家正把耐盐碱、耐重金属基因簇导入该菌，构建“解钾-降盐-钝化镉”三合一工程菌，让盐碱滩、矿区复垦地也能长出高产庄稼。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。海洋速生杆菌

瘤内菌变膨体，固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，日夜输送给宿主，自己只留一口碳糖。疣青霉

球芽孢杆菌（Bacillus sphaericus）是芽孢杆菌属里的“圆球”，因细胞呈规整杆状、芽孢却近球形而得名。它广分布于土壤、淡水及蚊幼虫孳生水体，对碱性环境（pH 9–10）和高温（50 ℃）具有良好耐受性，是兼具环境治理与生物防治双重价值的稀有菌种。一、杀蚊利器球芽孢杆菌更被称道的是其对蚊幼虫的专一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步产生二元素蛋白（BinA/BinB），被库蚊、按蚊幼虫摄食后，素在中肠结合受体，造成离子失衡、麻痹死亡，24 h致死率可达95 %以上，而对鱼类、哺乳动物几乎无害。WHO已将其列入“全球媒介生物防治推荐菌剂”，并制成可湿性粉剂或缓释颗粒，用于登革热、疟疾高发区的蚊媒控制，年撒施面积逾千万公顷。二、环境修复球芽孢杆菌还能分泌碱性蛋白酶和脂肪酶，在pH 10、45 ℃条件下仍保持80 %活性，可用于高碱含油废水处理。实验表明，向炼油废水中投加10⁷ CFU mL⁻¹菌液，7天COD去除率提升30 %，污泥量减少25 %，为高盐高碱工业废水提供低成本生物强化方案。三、农业应用菌株IAB-109对番茄青枯、辣椒疫霉具明显拮抗作用，抑菌带宽20 mm；同时产IAA 15 mg L⁻¹，盆栽玉米根长增28 %，产量提10 %。疣青霉