尿素八叠球菌

烟酸芽孢杆菌（Bacillus niacini）是芽孢杆菌属里的“维生素工匠”。20 世纪 90 年代由日本科学家在腐殖土中分离，因其能利用烟酸（维生素 B₃）为碳氮源生长而得名。菌体杆状、周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，耐碱、耐干燥，更适 pH 8–9、温度 30–37 ℃，在贫瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本领是“分解顽固”。基因组编码烟酸脱氢酶、6-羟基烟酸加氧酶等关键基因，可把腐殖质中的吡啶环打开，生成甲酸、酸和 NH₃，既为自身供能，也为周围微生物提供“开胃小菜”。在堆肥试验中，接种 10⁵ CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆体温度 48 h 升至 65 ℃，纤维素降解率增加 30 %，堆肥周期缩短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有机磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，叶绿素提高 1.8 SPAD；同时产生环脂肽，对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达 24 mm，温室防病效果 58 %，与多菌灵相当。工业端，烟酸芽孢杆菌是“绿色催化剂”。其烟酸酶可将烟酸一步转化为 6-羟基烟酸，用于合成降压药尼群地平，底物转化率 98 %，比化学路线减少三废 70 %；耐热淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗涤剂，节能 20 %。在工业领域，解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在生物合成方面。尿素八叠球菌

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 。CIP 109550土地鞘氨醇盒菌（Sphingopyxis terrae）是一种具有重要环境修复潜力的微生物。

侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂，直径不过微米，却能把天空搬上餐桌。当春雨浸润，休眠的它随水流游向豆科稚嫩的根毛，像机敏的牧羊犬识别前列声啼哭。双方以化学密语互通：根分泌类黄酮，菌回赠Nod因子，根毛收到暗号立刻蜷曲内陷，把菌请进“客厅”，并发出指令让皮层细胞分裂，几天便鼓出粉白瘤状“育婴室”。瘤内氧气被植物合成的血红蛋白调到恰好，菌体也变形为膨大“类菌体”，固氮酶开始运转，把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，再经谷氨酰胺合成酶转化为氨基酸，沿维管束昼夜输送给宿主，自己只留一口碳糖作为“房租”。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；收获后根瘤脱落，矿化释氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝态淋失降四成，地下水不再喊“又咸又绿”。在西南山区，农民把菌剂与草木灰拌种，坡地扁豆亩产翻半，省钱买化肥，村里小学因此添了图书角。更妙的是，菌渣富含多糖，能把沙粒粘成团粒，三年后板结田的孔隙度增加一成，蚯蚓回归，雨后不再硬如砖。如今生物公司把菌液封装成铝箔袋，春耕拌种即可，比化肥便宜三成，比粪肥干净百倍。

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 %。

盐敏芽孢杆菌（Bacillus halmapalus）是芽孢杆菌属中“怕盐”的稀有成员，却因此成为科研与教学的“模式对照株”。标准菌株 DSM8723 更初由丹麦 Novo Nordisk 分离，更适 NaCl 浓度只 0.5 %，盐度 >2 % 即明显受抑，与嗜盐菌形成鲜明对比，为研究芽孢杆菌耐盐机制提供了理想“负对照”。一、形态与生理菌落乳白色、边缘光滑，革兰氏阳性大杆菌，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢；氧化酶阳性，好氧，更适温度 30 ℃、pH 7.0，能分泌 α-淀粉酶，在 DSMMedium 31 培养基中生长迅速。二、科研价值由于盐敏感特征明确，常被用作“盐胁迫空白”：与耐盐菌株进行平行转录组、蛋白组比较，可快速锁定 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白、相容溶质合成酶等关键耐盐基因；其 α-淀粉酶在 0–1 % NaCl 时活力比较高，盐度升高活性骤降，为研究酶分子盐适应机制提供“开关型”模型。三、教学与质控国内多所高校将其列为微生物实验“盐梯度生长”标准菌，学生通过梯度平板即可直观观察盐浓度对芽孢杆菌生长速率、芽孢形成率及酶活性的影响，实验重复性好、安全等级 1 级，无需特殊防护。它是一种环境友好的方法，不需要使用大量的化学试剂，减少了对水资源的污染。水假红细菌

这种细菌的代谢能力多样，能够适应不同的环境条件，使其成为研究细菌适应性和进化机制的理想对象。尿素八叠球菌

特基拉芽孢杆菌（Bacillus tequilensis）是芽孢杆菌属中一颗快速升起的新星。更早在墨西哥酒窖的橡木桶中被发现，它可在60℃、8%乙醇或含砷10g/L的废水中保持活性，芽孢能休眠十年不死，被视作“极端环境基因库”。其抗逆机制由“吸附-代谢-固定”三级网络组成：ArsR-arsB-arsC操纵子把As³⁺氧化为低毒As⁵⁺并泵出胞外；组氨酸富集蛋白Teq可吸附Au³⁺、Cd²⁺，吸附量达50mg/g，使湖南砷污染稻田两年可溶砷下降45%，稻米增产15%，籽粒砷低于国标一半。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。菌株M408F10-3F8对12种病原菌和卵菌有强拮抗作用，黄瓜枯萎盆栽防效58%，与多菌灵相当，同时分泌IAA促生；菌株2-2a对大豆炭疽、黑斑、灰斑等叶部病害及根腐、立枯等土传病害兼具防效，且定殖速度快；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。在水产养殖中，菌株ZSGD5与Bt-CO通过“异养硝化-好氧反硝化”低耗氧途径，把氨氮、亚硝酸盐迅速转为氮气逸出，5℃仍保持活性，可使斑节虾、花白鲢池塘氨氮下降60%，换水量减少三成。尿素八叠球菌