硝酸盐还原海杆菌

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 %。科学家正给它插入耐旱基因，希望让戈壁也长出稻浪。硝酸盐还原海杆菌

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。埃希氏菌属基因组G+C含量37%，携带多重外排泵与渗透调节基因，可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。

施氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”，标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离，可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长，更适温度 55 ℃，芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活，是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）结合低水分状态，配合小分子热休克蛋白，使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年，中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽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。在工业酶方向，施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃，在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节，节能 15 %；耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株与秸秆堆肥复配，可使堆体 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，每亩基施 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。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。

长赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus macroides）是2013年从鲤肠道中分离的新成员，因细胞呈长杆、链状排列而得名。它能在1/2LB培养基上形成浅褐色、光滑、直径约1mm的菌落，革兰氏阳性，具周生鞭毛，可产卵圆形芽孢，耐pH6–9、盐0–6%，更适温度35–37℃，对干旱、高温和胆汁盐均有良好适应力。其“本领”在于三酶合一：吲哚乙酸（IAA）分泌量达18mg/L，可刺激小麦根长增加35%；ACC脱氨酶活性降低植物乙烯水平，缓解盐胁迫；铁载体与蛋白酶协同，可抑制番茄青枯、辣椒疫霉等病原菌，抑菌带宽22–28mm。山东大棚试验显示，用长赖氨酸芽孢杆菌菌液灌根，番茄根结线虫侵染率下降42%，果实Vc含量提高12%，产量增8.3%。工业端，菌株ZJB-17009的酯酶对N-苯乙酰-DL-氨基酸水解选择性达99%，已被用于绿色合成L-氨基酸；另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯，使基酒主体香提高30%，为“增香菌”提供新选择。未来，借助合成生物学，长赖氨酸芽孢杆菌有望被植入耐盐、产聚-γ-谷氨酸模块，成为盐碱地“一菌多效”的先锋，让贫瘠土地也飘出丰收香。在农业领域，特基拉芽孢杆菌表现出广谱抑菌与促生双重功效。丁香假单胞菌

昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。硝酸盐还原海杆菌

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。硝酸盐还原海杆菌