犁头霉属

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 %。

细胞壁缺陷型细菌培养基（L-型细菌培养基）是一种为支持细胞壁缺失或缺陷型细菌（如L-型细菌）生长而设计的高渗、低毒、富营养的培养基。这类细菌因缺乏完整的细胞壁，不能耐受常规培养基的渗透压，因此必须在培养基中加入高浓度的渗透稳定剂，如蔗糖（10–15%）、NaCl（2–5%）或甘露醇，以维持细胞膜的稳定性，防止细胞破裂。L-型细菌通常由某些抗生物质（如青霉素、头孢类）诱导产生，也可在某些慢性沾染或免疫抑制状态下自然出现。由于其生长缓慢、形态多变、常规培养难以检出，因此需要的培养基进行分离与培养。细胞壁缺陷型细菌培养基通常以脑心浸液（BHI）或蛋白胨酵母膏为基础，提供丰富的氨基酸、维生素和其他生长因子，促进L-型细菌的复苏与增殖。部分配方还会加入马血清或人血清（5–10%），以提供胆固醇和脂质，进一步增强膜的稳定性。该培养基可用于临床标本（如尿液、血液、关节液）中L-型细菌的分离，尤其适用于慢性、反复沾染但常规培养阴性的病例。接种后通常在35–37℃、5% CO₂条件下培养3–7天，L-型细菌可形成“油煎蛋”样菌落，即致密、边缘扩散的微小菌落，需用倒置显微镜观察确认。乳微杆菌小小威氏芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。

威氏芽孢杆菌是土壤里低调的“多面手”。它先以杆状活菌在根际游弋，一遇干旱、高温便迅速缩成厚壁芽孢，可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒两小时，仍能在十年后遇水萌发。植保学家把它当“杀菌剂”：芽孢复苏后分泌表面活性素、伊枯草菌素，像微型剪刀刺破病原菌膜，对白绢、根腐、灰霉的抑制率超七成；同时诱导植物开启系统抗性，番茄未染病就先“武装”叶片。温室试验显示，每亩用两百克菌粉拌基质，黄瓜枯萎率降四成，农药少打一半，果实仍青亮。更妙的是，它能分解有机磷长链，释放正磷酸供作物吸收，相当于给土壤配了“微肥”。东北大豆连作田因它缓解“磷饥饿”，亩产增8%。如今，生物公司以玉米浆发酵罐培养，把芽孢制成可湿性粉剂，拌种、滴灌皆宜，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。

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。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。

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。死谷芽孢杆菌，名字听来荒凉，却是沙漠表层耐命的“绿洲工匠”。平截粉孢

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。犁头霉属

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。犁头霉属