堆孢链霉菌

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 。科学家们正在探索其在废水处理、污染物降解和能源生产中的潜在应用。堆孢链霉菌

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。海藤黄色单胞菌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。

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 %。

酸快生芽孢杆菌（Bacillus acidiceler）是2014年才被正式命名的芽孢杆菌新成员，却已在绿色农业中跑出“加速度”。菌株HS3由花生根际分离，耐酸、耐旱、耐温，pH 5.5仍能快速萌发；其芽孢可抗紫外、耐干燥，货架期长达24个月，为商品化奠定基础。HS3的“三板斧”让土壤瞬间启动：①产IAA 45.8 mg/L，诱导玉米、花生根系激增30%以上；②溶有机磷2.9 mg/L、解钾19.9 mg/L，把固定态磷钾变成养分；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。田间数据显示，在花生-玉米间作体系下，每亩滴灌200 mL菌液（10^8 CFU/mL），花生侧磷、钾分别提高24%、53%，秕果率降54%，增产9.9%；玉米侧IAA提升68%，秃顶缩短27%，增产18.6%，相当于少施25 kg复合肥仍多打粮。工业端，菌株CNBG-PGPR-17 24 h内可把无机磷溶出277 mg/kg，并产乳酸0.27 kg/L，发酵液pH直降1单位，既当“生物酸化剂”又当“液体磷肥”，已用于蓝莓基质，使可溶性蛋白、花青素分别增加17.7%、10.5%，果实糖酸比更协调。未来，随着耐酸、耐盐基因被进一步解码，酸快生芽孢杆菌有望走进南方红壤、北方盐碱地，乃至矿区复垦，用一把“酸”钥匙打开贫瘠土壤的肥力之门，为“减磷增效”提供可持续的微生物方案。菌株20Q9B-2-14对马铃薯软腐病菌抑制明显，为生防制剂添新选项。

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖，更适生长温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反复冻融，是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸，冷休克蛋白Csp持续表达，使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性，为“零度工厂”提供分子基础。在农业端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面，它的耐冷蛋白酶已在洗涤剂中试用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，节能20 %；低温淀粉酶可将糖化温度由60 ℃降至35 ℃，为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案；与冰藻共培养时，还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹，让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘，有望实现“零加热”生物制造，让微生物在冰水里也能为人类催化高值反应。生物脱胶过程更加温和，不会对纤维造成损伤，从而提高了纤维的质量和强度。巴里木崎氏菌

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。堆孢链霉菌

纺锤形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis）是土壤里的“多面小钢炮”。菌体直杆、常成链排列，革兰氏阳性，周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，耐干燥、耐酸碱，正面黄色、湿润小菌落，易挑取，是实验室常见模式菌株。一、绿色防控菌株CGMCC No.28950对南方根结线虫防效突出，盆栽试验虫口密度降70 %；同步产蛋白酶、几丁质酶，破坏虫卵壁，为蔬菜连作障碍提供化学杀线剂的替代方案。二、促生提质该菌溶磷量达277 mg kg⁻¹，解钾能力明显，可分泌IAA，使玉米、番茄根系增30 %，吸磷量提棚试验每亩滴灌200 g菌粉，番茄Vc含量提高12 %，糖酸比更协调，货架期延长5天。三、环境修复贵州大学团队利用菌株GZU-Lys01转化煤矸石中难溶磷钾为植物可吸收养分，制备微生物肥料；还能矿化固定垃圾焚烧底灰和尾矿中的Cd、Pb，吸附量分别达50 mg g⁻¹与35 mg g⁻¹，为矿区复垦提供低成本方案。四、工业酶潜力该菌产果胶酶活性高，可在25 ℃、pH 8条件下水解果胶，为果汁澄清、麻类脱胶提供低温酶源；耐碱蛋白酶已在洗涤剂中试用，10 ℃下去污力提升30 %，节能20 %。堆孢链霉菌