解脂水杆菌

堀越氏芽孢杆菌（Bacillus horikoshii）是20世纪90年代由日本科学家堀越等从碱性温泉沉积物中分离出的嗜碱菌，也是国际公认的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适pH 8.5–9.5、温度30–37 ℃，在Na₂CO₃浓度50 g L⁻¹的极端环境中仍能正常代谢，被称为“天然碱性细胞工厂”。一、耐碱机制基因组编码多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可将胞内多余Na⁺排出，并将CO₃²⁻转化为HCO₃⁻，维持胞内pH稳态；细胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增强膜稳定性，为高温高碱酶的高效表达提供平台。二、工业酶潜力其耐碱淀粉酶、普鲁兰酶更适pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略传统工艺中的中和环节，节能15 %；耐碱蛋白酶在洗涤剂中可去除血渍、奶渍，低温活性优于市场同类酶20 %。三、农业与环境应用菌株P1具备“溶磷-钝化重金属”双重功能：在pH 9、Cd²⁺ 50 mg kg⁻¹条件下，仍可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg kg⁻¹，同时胞外多糖吸附Cd²⁺，使水稻籽粒镉含量下降35 %，产量提高18 %。

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。朗伍德链霉菌其挥发性的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%。

深褐芽孢杆菌（Bacillus atrophaeus）是芽孢杆菌属的“暗色特种兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蜡光，革兰氏阳性，杆状细胞可形成椭圆芽孢，耐干燥、耐紫外、耐碱，更适30–37 ℃，pH 6–9，广分布于土壤、海洋沉积物和植物根际。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽与几丁质酶，对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯抑菌带宽达26 mm；温室试验亩施200 g菌粉，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢杆菌产IAA 20 mg·L⁻¹，溶磷3.2 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸钾量提22 %；干旱胁迫下，小麦叶片相对含水量提高8 %，产量增10 %。三、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性，已用于无磷洗涤剂，血渍去污力提升30 %；耐热淀粉酶90 ℃半衰期2 h，为纺织退浆省去中和环节，节能15 %。四、抗辐射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸钙，对紫外、γ射线具有极强抵抗力，被ESA选为“火星模拟灭菌”指示菌，用于检测航天器表面消毒效果。未来，借助合成生物学，把深褐芽孢杆菌的抑菌、产酶、抗辐射模块植入枯草底盘，可构建“一菌多用”细胞工厂，为绿色农业、清洁洗涤和太空灭菌提供可持续的微生物钥匙。

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。温室示踪显示，一亩接种的春豌豆可少施18公斤尿素，籽粒蛋白却增3.6%，相当于多收两袋奶粉。

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 %。

其适生长温度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。解脂水杆菌

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。解脂水杆菌