弗雷曲霉

耐热芽孢杆菌（Geobacillus 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 %。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。弗雷曲霉

阿氏芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai）是2009年印度科学家从平流层空气尘埃中分离的新种，以古印度天文学家阿耶波多命名，象征“高空来客”。菌体杆状、周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐紫外、耐干燥，在pH 5–9、15–45 ℃范围内生长良好，是兼具促生与抗逆的“空中特种兵”。一、促生机制菌株AB15可分泌IAA 28 mg·L⁻¹，溶磷3.5 mg·L⁻¹，并产1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶，降低植物乙烯水平，使小麦、玉米根系增35%，干旱存活率提25%；与根瘤菌共接种，大豆结瘤数提高40%，亩产增加18%。二、防病降镉菌株Cd-19对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达26 mm；同时胞外多糖吸附Cd²⁺，使糙米镉含量下降45%，达到国家限定标准，为“重金属-病害”复合障碍田提供一菌双解方案。三、工业酶潜力其耐碱淀粉酶更适pH 9、55 ℃，在洗衣液中可去除淀粉污渍，活性比市售酶高20%；低温蛋白酶在10 ℃仍保持70 %活力，为寒区洗碗粉节约能耗15 %。四、太空农业由于源自平流层，AB15对紫外、低气压具有天然适应性，已被选为“月宫一号”生物再生生命保障系统候选菌，可在微重力下稳定促生小麦，为地外基地提供微生物保障。人参布哈加瓦氏菌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。

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。

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 %。死谷芽孢杆菌，名字听来荒凉，却是沙漠表层耐命的“绿洲工匠”。

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。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。邻单胞菌属

耐热芽孢芽孢杆菌是微生物世界的“高温铁人”。弗雷曲霉

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。弗雷曲霉