多变巴克斯霉

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 %。

甲基营养型芽孢杆菌是土壤里的“碳链炼金师”。它以甲醇、甲胺等一碳化合物为主食，却能把这些常被忽视的小分子变成高值产物。菌体在含甲醇的培养基中迅速萌发，分泌甲醇脱氢酶，将有毒的甲醇先氧化为甲醛，再经RuMP循环固定为果糖-6-磷酸，既获得能量，又合成自身所需碳骨架。整套反应在pH 7、30℃下效率比较高，甲醇转化率可达理论值的92%，远高于化学催化。更难得的是，它同时是一株“生物兵工厂”。在利用甲醇的同时，甲基营养型芽孢杆菌能合成表面活性素、泛革素等脂肽，对黄瓜枯萎、辣椒疫霉、番茄青枯的抑菌带宽达25-30毫米；其挥发性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可诱导植物系统抗性，使棉花黄萎病指下降40%。田间试验表明，每亩用200克菌粉滴灌，玉米根际甲醇天然浓度降低60%，植株叶绿素提高1.5个SPAD单位，产量增加8%，且农药使用量减少三成。工业端，科研团队把聚-γ-谷氨酸合成酶基因导入甲基营养型芽孢杆菌，使其在消耗甲醇的同时产出高黏度γ-PGA，可作为保水剂、絮凝剂或医用敷料；5吨罐分批发酵，γ-PGA产量达25 g/L，成本比传统谷氨酸发酵低20%。此外，其芽孢可耐沸水煮15分钟、紫外照射两小时，喷雾干燥存活率超过90%，为大规模制剂化提供了便利。胡桐拟盘多毛孢瘤内菌变膨体，固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，日夜输送给宿主，自己只留一口碳糖。

栗褐芽孢杆菌（Bacillus badius）是芽孢杆菌属的“暗色骑士”。菌落呈独特的栗褐色、边缘不规则，革兰氏阳性大杆菌，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢；更适温度30–37 ℃，pH 6.5–8.5，广分布于森林腐叶、草炭和动物肠道中。一、降解菌株产胞外酚氧化酶、漆酶和半纤维素酶，能把落叶、锯末中的木质-酚类物质分解成腐殖酸，7 d内稻草失重率35 %，腐殖酸含量提高1.8倍，为有机肥“褐化”提供天然菌种。二、防病促生栗褐芽孢杆菌分泌badius脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽24 mm；同时产IAA 18 mg·L⁻¹，使玉米根长增28 %，吸磷量提棚试验亩施200 g菌粉，黄瓜枯萎病指降40 %，产量增12 %。三、工业酶潜力其漆酶更适pH 5、50 ℃，对染料活性黑KN-B脱色率3 h达85 %，已用于印染废水预处理；耐碱木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性，可助纸浆漂白减少氯用量30 %。四、土壤修复菌体胞外多糖能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达45 mg g⁻¹与30 mg g⁻¹；与生物炭混施，矿区污染土壤有效态镉下降50 %，蔬菜可食部镉低于国标。

解淀粉芽孢杆菌是土壤里藏着的一把“生物刀”。它在营养充足时长成杆状，一遇干旱、高温便缩成厚壁芽孢，可耐沸水煮十分钟、紫外曝晒三小时，十年后遇水仍能萌发。复苏后，它先分泌α-淀粉酶、葡聚糖酶，把作物根际的淀粉、果胶切成低聚糖，抢得碳源，同时释放表面活性素、伊枯草菌素等脂肽，像微型剪刀刺破病原菌膜，对白绢、枯萎、灰霉的抑制率超过七成；还能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，它能将难溶磷酸钙转化为有效磷，并分泌植物素前体，使玉米须根量增三成，亩产提8%。东北连作大豆田因它缓解“磷饥饿”，减少化肥施用量一成。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。解淀粉芽孢杆菌用肉眼看不见的臂膀，托住绿色农业的明天：让农药瓶少一个，饭碗多一粒，也让板结的土地重新呼吸。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%。

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。它自带“门禁卡”——特殊的Nod因子，能精细识别花生根毛分泌的染料木苷，两者对接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌请进“地下别墅”。随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。瘤内氧气被植物合成的豆血红蛋白调到纳摩级，固氮酶安全开工，将空气中惰性的N₂转化为NH₄⁺，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。更妙的是，收获后根瘤遗落田间，氮素缓慢释放，后茬小麦吸氮量提高15%，土壤硝态淋失减少四成，地下水不再“又咸又绿”。如今，科研团队把菌液做成铝箔袋装，拌种即可，比化肥便宜三成，却无污染；还植入耐旱基因，让它在华北旱地也能结瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之躯撬动绿色农业，让蓝天少一缕烟，田里多一季香。随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。紫棕炭团菌

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 。多变巴克斯霉

盐反硝化枝芽孢杆菌（Virgibacillus halodenitrificans）是芽孢杆菌科中兼具“嗜盐”与“反硝化”双重技能的稀有物种。模式菌株 ATCC 49067 分离自法国太阳能盐场，可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范围内生长，更适盐度 3–7 %、pH 7.4–7.5，细胞壁含 meso-DAP，肽聚糖厚且膜脂分支，赋予其耐高渗与碱胁迫的能力。一、盐中反硝化该菌携带完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇，能在 3–12 % 盐度下将 NO₃⁻ 依次还原为 N₂，并同步积累四氢嘧啶作为相容溶质，既完成脱氮又抵御渗透冲击。实验室摇瓶试验显示，盐度 8 % 时其对 NO₃⁻-N 去除率仍达 90 % 以上，N₂O 释放量低于检测限，为高盐废水生物脱氮提供了“零碳源”方案。二、油田与暗管应用菌株 WH-6 被制成“热-盐双耐”菌剂，在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水体系中，通过优先利用 NO₃⁻ 作电子受体，抑制硫酸盐还原菌活性，使 H₂S 产量下降 70 %，延长注水井管柱寿命。同时，含该菌的清淤剂与多孔沸石复配，用于盐碱地暗管排盐，一年后盐水收集率提高 35 %，出口浑浊度降至 4.7 mg L⁻¹，明显缓解因泥沙堵塞造成的维护难题。三、农业与生态修复在 1 % 盐度盆栽中，接种 10⁷ CFU g⁻¹ 土壤，可使生菜根际钾提高 20 %，硝酸盐含量下降 15 %，产量增 12 %。