鞘氨醇菌属

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。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。鞘氨醇菌属

克劳氏芽孢杆菌（Bacillus clausii）是芽孢杆菌属中的“耐碱”，1915年由意大利克劳氏从碱性土壤中分离，菌体杆状、周生鞭毛，可在 pH 8–10.5、盐 0–12 % 的条件下旺盛生长，芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min，是研究极端碱适应的模式菌之一。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaC、mnh）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态；细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，为高温高碱酶的高效表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性，已用于无磷洗涤剂，血渍、奶渍去污力提升 30 %；耐碱淀粉酶更适 pH 9、90 ℃，可在纺织退浆中省略中和步骤，节能 15 %；耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白，氯用量减少 30 %，降低可吸附有机卤化物（AOX）排放。三、农业与环境菌株 SIN 可产 IAA 15 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.6 mg·L⁻¹，使玉米根系增 28 %，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 30 %，堆肥周期缩短 6 d。耐碱特性使其在 pH 9 的苏打盐碱土中仍能定殖，水稻产量增加 10 %。查格斯氏弧菌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。

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 %。

绿色绿芽菌（Blastochloris viridis）是一株绿色、能出芽的光合细菌，隶属α-变形菌纲芽生绿菌属。菌体圆形至卵圆，具极生鞭毛，可活跃游动；革兰氏阴性，无芽孢，不形成芽孢链，通过不对称出芽繁殖，是光合菌中少见的“芽殖型”。它的培养物呈橄榄绿至翠绿，源于细菌叶绿素b与类胡萝卜素的组合，吸收波段集中在700-900 nm近红外区，可在弱光或近红外环境中进行不产氧光合，为光能异养生长提供优势。更适生长温度30℃，pH 6.8-7.5，盐度0-6%，兼性微好氧，黑暗条件下也能缓慢呼吸增殖，适应淡水到河口多种生境。绿色绿芽菌的光合内膜为囊泡状，含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌类，G+C mol% 66-71，系统发育与红游动菌属更接近。其反应中心结构与电子传递链已被解析，是研究光能转化和人工光合器件的模型生物。应用方面，菌株ATCC 19567常用于教学与科研；因其能利用低级脂肪酸和多种有机酸，也被探索用于高浓度有机废水处理，可在光照厌氧反应器中同步去除COD并回收单细胞蛋白，为“光合-净水-资源”一体化提供新思路。随着合成生物学发展，绿色绿芽菌的细菌叶绿素b合成基因簇已被克隆，为构建近红外驱动细胞工厂奠定了遗传基础。小小威氏芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。

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 %。

其IAA产量达118mg/L，明显高于同属菌株，可刺激小麦根长增加35%，干重提高28%。鞘氨醇菌属

花园芽孢杆菌（Bacillus horti）更早从花园腐殖土中分离，因而得名。菌落奶白、边缘整齐，杆状细胞具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐碱、耐盐、耐干燥，在pH 6–9、15–45℃范围内生长良好，是典型“环境通吃型”根际益生菌。一、防病降毒花园芽孢杆菌能分泌表面活性素、fengycin等环脂肽，破坏病原膜结构，对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达26mm；同时产生芳基酰胺酶，降莠定、甲磺隆等碱性除草剂，土壤残留量7d内下降60%，为连作障碍田“”。二、促生提质菌株IAA产量25mg/L，溶磷3.2mg/L，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导黄瓜、生菜根系增30%，叶绿素提高2SPAD单位；大棚试验显示，亩施200g菌粉可使番茄Vc增加12%，糖酸比更协调，货架期延长4d。三、工业酶潜力其耐碱纤维素酶更适pH9、50℃，在洗衣液中仍保持80%活性，可替代化学去渍剂；低温淀粉酶10℃下活力保留70%，为寒区洗碗粉节约能耗20%。四、未来展望借助合成生物学，将花园芽孢杆菌的降毒、促生、耐冷模块植入枯草底盘，可构建“一菌多效”工程菌，用于碱要害田、寒地蔬菜基地及城市绿化基质，让花园芽孢杆菌从“花园”走向更广阔的大地。鞘氨醇菌属