乳球菌属

吉氏芽孢杆菌（Bacillus gibsonii）是芽孢杆菌属中“耐热兼耐碱”的新锐成员，2004年由德国学者从堆肥超温区分离，命名源自菌种保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，只适生长温度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na₂CO₃ 和 1 % 过氧化氢条件下存活，被视作“碱性酶工厂”的理想候选。一、耐热耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 排出并维持 pH 稳态；芽孢富含钙-吡啶二羧酸复合物，赋予其 100 ℃、30 min 的耐热能力，为高温高碱工业环境提供稳定催化剂。二、工业酶宝库其耐碱普鲁兰酶只适 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷键，用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸用量 20 %；耐碱木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于纸浆漂白，减少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；碱性蛋白酶则在 40 ℃、pH 11 条件下对血渍、奶渍去污力提升 35 %，为无磷洗涤剂增添绿色助剂。三、农业与环境菌株 TP-1 可产 IAA 12 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.8 mg·L⁻¹，使玉米根系增 25 %，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 28 %，堆肥周期缩短 6 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。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。乳球菌属

阿氏芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai）是2009年印度科学家从平流层空气尘埃中分离的新种，以古印度天文学家阿耶波多命名，象征“高空来客”。菌体杆状、周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐紫外、耐干燥，在pH 5–9、15–45 ℃范围内生长良好，是兼具促生与抗逆的“空中特种兵”。一、促生机制菌株AB15可分泌IAA 28 mg·L⁻¹，溶磷3.5 mg·L⁻¹，并产1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶，降低植物乙烯水平，使小麦、玉米根系增35%，干旱存活率提25%；与根瘤菌共接种，大豆结瘤数提高40%，亩产增加18%。二、防病降镉菌株Cd-19对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达26 mm；同时胞外多糖吸附Cd²⁺，使糙米镉含量下降45%，达到国家限定标准，为“重金属-病害”复合障碍田提供一菌双解方案。三、工业酶潜力其耐碱淀粉酶更适pH 9、55 ℃，在洗衣液中可去除淀粉污渍，活性比市售酶高20%；低温蛋白酶在10 ℃仍保持70 %活力，为寒区洗碗粉节约能耗15 %。四、太空农业由于源自平流层，AB15对紫外、低气压具有天然适应性，已被选为“月宫一号”生物再生生命保障系统候选菌，可在微重力下稳定促生小麦，为地外基地提供微生物保障。低温乳杆菌功能层面，巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌表现出“促生-抗病-解决”三合一特性。

BM液体培养基，全名Basal Mineral Liquid Medium，是微生物学界公认的“极简配方”。它只提供生命必需的矿物元素：K₂HPO₄ 1.0 g、KH₂PO₄ 1.0 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、CaCl₂·2H₂O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g，加蒸馏水至1 L，pH 6.5±0.1，无碳、无氮、无有机微量元素，因此也被称为“空白画布”。研究者可根据目标菌的代谢特点，精确添加单一碳源（如葡萄糖、苯甲酸、甲烷）、氮源（如NH₄Cl、NO₃⁻或尿素）及特定金属，实现代谢通路、降解基因或耐受机制的单变量研究。BM的高纯度与低背景使其成为环境微生物分离的优先。取河水或土壤浸提液，经0.22 μm过滤除菌后，取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶，再投加目标污染物（如50 mg L⁻¹多环芳烃），28℃、150 r/min培养7天，即可富集到以该污染物为碳能源的降解菌群。继代3次后，稀释涂布于含BM的固体平板，菌落纯化率可达90%以上，极大减少杂菌干扰。此外，BM培养基在合成生物学中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定浓度的¹³C-葡萄糖或¹⁵N-NH₄Cl，实现全菌体同位素标记，为蛋白质组、代谢流分析提供干净背景；也可通过缺铁、缺锌的BM，研究金属调控蛋白的功能。

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 %。

枯草芽孢杆菌斯氏亚种（Bacillus subtilis subsp. spizizenii）是“枯草家族”里的轻骑兵，菌体纤细，却藏着一套“攻防兼备”的微生物 toolkit。1930 年代被 Spizizen 从沙漠尘土中分离，因而得名。它更擅在 35–45 ℃、低湿度的热旱边际快速萌发，芽孢外壁含特殊吡啶二羧酸钙层，可耐 90 ℃热水 20 min、紫外 5000 μW·s/cm² 仍存活，为制剂长途运输省下冷链成本。复苏后，斯氏亚种先分泌高活性 surfactin、fengycin 与 bacillomycin D，三脂肽协同击穿病原菌膜，对番茄青枯、辣椒疫霉、小麦纹枯的抑菌带宽达 28–32 mm；同时释放挥发性 2,3-丁二醇，启动植物 ISR 信号，使叶片过氧化物酶活性提高 1.8 倍，达到“未病先防”。田间试验中，每亩用 100 g 斯氏亚种可湿粉拌种，玉米出苗率提升 12%，后期纹枯病指降 46%，产量增 8.3%；若与滴灌同施，可使连作草莓根际尖孢镰刀菌数量下降 70%，果实可溶性糖提高 1.2 度，货架期延长 3 天。更妙的是，它能合成耐碱 α-淀粉酶与β-葡聚糖酶，在 pH 9.5、温度 50 ℃ 条件下仍保持 80% 酶活，用于青贮饲料可提前 2 天完成乳酸发酵，降低干物质损耗 3%。目前，工厂采用糖蜜—豆粕深部好氧发酵，48 h 芽孢量可达 5×10¹⁰ CFU/mL，喷雾干燥后存活率 > 95%，制成黑衣粉剂，保质期 24 个月。该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶，在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。红酵母属

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。乳球菌属

克氏芽孢杆菌（Bacillus kochii）是芽孢杆菌属的新成员，2006年由德国科学家从高温堆肥中分离，命名致敬现代微生物学奠基人罗伯特·科赫。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适温度45–55 ℃，pH 6.5–8.5，兼具“嗜热+解磷+拮抗”三重技能，是土壤微生态研究的热点菌种。一、解磷促生菌株TP-6分泌葡萄糖酸、乳酸和磷酸酶，可将难溶磷酸钙转化为磷277 mg·kg⁻¹，盆栽玉米根际有效磷提高42 %，植株干重增加30 %；同时产IAA 18 mg·L⁻¹，诱导侧根数量增35 %，吸钾量提20 %，实现“氮磷钾”三要素同步活化。二、生物防治克氏芽孢杆菌产生kochii环脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎抑菌带宽达26 mm；温室试验显示，亩用200 g菌粉滴灌，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一，果实Vc含量提高10 %。三、工业酶潜力其耐热碱性淀粉酶更适温度65 ℃、pH 9，在纺织退浆中可省略碱中和步骤，节能15 %；耐热蛋白酶在50 ℃、pH 10下对血渍去污力提升25 %，已列入无磷洗涤剂助剂。四、环境修复与秸秆复配堆肥，24 h堆温升至65 ℃，纤维素降解率提高30 %，堆肥周期缩短7 d；菌体还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，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。乳球菌属