华特拉根瘤菌

在微生物的“军团”里，蕈状芽孢杆菌（Bacillus mycoides）可谓形貌更奇特的一位。它在固体培养基上排成丝状、螺旋状或放射状菌落，远望如微缩蘑菇菌丝，因而得名“蕈状”。别看外形“文艺”，其功能却硬核：耐旱、耐盐、产酶、抑菌、促生，堪称土壤里的“多面手”。一、形态即名片蕈状芽孢杆菌为革兰氏阳性大杆菌，周生鞭毛，可形成椭圆芽孢。更独特的是它的“集体运动”能力——细胞通过侧向滑动，在琼脂表面形成美丽而规则的“蕨叶”或“螺旋”图案，这一自组织现象已被用作生物物理研究模型。二、生态功能抑病：菌体分泌表面活性素、fengycin 等环脂肽，可破坏病原菌膜，对立枯丝核菌、镰刀菌抑菌带宽达 25 mm。促生：产 IAA 25 mg·L⁻¹，溶有机磷 3.1 mg·L⁻¹，小麦根系增 30 %，吸磷量提 20 %。抗逆：胞外多糖吸附 Na⁺，在 8 % 盐浓度下仍正常生长；芽孢耐干燥 6 个月，适合西北旱区应用。三、田间表现山东大棚番茄试验，每亩沟施 10⁸ CFU·g⁻¹ 菌粉 200 g，灰霉病指下降 42 %，产量增 12 %，维生素 C 提高 8 %；宁夏盐碱地滴灌，可使水稻根际 pH 降 0.4，全盐下降 15 %，增产 9 %。强壮类芽孢杆菌的应用前景广阔，随着研究的深入，其在更多领域的潜力将被进一步挖掘。华特拉根瘤菌

嗜气芽孢杆菌（Bacillus aerophilus）是芽孢杆菌属里的“氧气狂热者”，2004年随以色列高空气球首先被分离，可在0.8–21 % O₂范围内旺盛生长，更适氧分压高于普通土壤芽孢杆菌2倍，故得名“嗜气”。其菌落呈乳白色、边缘卷发状，革兰氏阳性，具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐紫外、耐干燥，货架期长达3年，为制剂化提供质量载体。在土壤复苏后，嗜气芽孢杆菌迅速启动“三效机制”：①分泌吲哚乙酸（IAA）25 mg/L，刺激玉米、番茄根系增长30 %；②产蛋白酶、纤维素酶，分解作物残体，释放养分；③合成表面活性素、fengycin，对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm，且能诱导植物ISR，降低农药用量40 %。田间试验显示，每亩用200 g菌粉（10⁸ CFU/g）拌种，小麦返青期根际磷提高32 %，千粒重增1.8 g，产量提升8.5 %；在大棚番茄上，滴灌菌液可使灰霉病指下降45 %，果实Vc含量提高12 %，糖酸比更协调。工业端，嗜气芽孢杆菌是“低温酶工厂”。其耐有机溶剂蛋白酶在15 ℃、30 %乙醇中仍保持70 %活性，可用于洗涤剂；耐碱脂肪酶更适pH 10，适用于乳制品CIP清洗，节能20 %。哈姆林玫瑰色菌奇异水螺菌还被用于生物防治，其产生的物质可以抑制一些植物病原菌的生长，从而减少农药的使用。

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。

沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时，它像普通杆菌分裂繁殖；一旦遇干旱、高温或高盐，便迅速缩成圆芽孢，外壁裹满吡啶二羧酸，耐热八十度、耐旱十年，只等雨露归来。植保学家爱把它当“生物卫兵”：芽孢萌发后分泌脂肽、几丁质酶，可撕破病原菌壁，使灰霉、枯萎菌无法入侵番茄、黄瓜；同时激发植物系统抗性，让叶片自己升“警备”。温室试验显示，育苗土中每克添百万芽孢，黄瓜枯萎率降四成，农药少打一半，果实仍青亮。更妙的是，它能将有机磷长链分解成植物可吸收的正磷酸盐，相当于给土壤配了“微肥”。如今，生物公司以糖蜜发酵罐培养，把芽孢制成可湿性粉剂，拌种、灌根皆宜，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。小小沙福芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。这种多功能的特性使其成为农业可持续发展的重要工具，有助于减少化学农药的使用，保护生态环境。

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。新疆糖单孢菌在液体培养时通常不形成菌醭，营养细胞多为双倍体，也有多倍体。有性生殖时产生子囊孢子 。拟康宁木霉

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。华特拉根瘤菌

赫氏埃希氏菌是深海热液口的“化学魔术师”，能在摄氏百度、千倍大气压的暗夜里，把硫化氢当早餐，把二氧化碳当点心来款待。它用氢硫还氧酶把剧毒硫化氢拆成电子与质子，驱动ATP合酶高速旋转，合成能量，再借逆三羧酸循环把无机碳织成有机糖，无需阳光，也能养活整片“黑烟囱”丛林。科学家搭乘深潜器采集菌体，发现其细胞膜含特殊醚键脂质，像给自身裹上耐高温的陶瓷瓦，蛋白质内部也布满离子键，仿佛微型钢铁骨架，才让它在沸水中依旧柔韧。实验室里，研究团队把它的固碳基因簇移植到工业大肠杆菌，使后者能在废气流里自养生长，产出的聚羟基脂肪酸酯可制可降解塑料，为碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌，用肉眼看不见的臂膀，托住地球深部与未来的绿色循环。华特拉根瘤菌