链格孢属

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。它能够产生多种酶，如蛋白酶和纤维素酶，这些酶在食品加工和生物燃料生产中具有潜在用途。链格孢属

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。喜温酸硫杆状菌它属于芽孢杆菌属，具有形成孢子的能力，这使得它能够在恶劣的环境条件下保持稳定。

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 %。

耐热芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活，被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于：细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物，降低膜流动性；组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。在工业酶领域，耐热芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高，可将淀粉液化时间缩短一半，广用于酒精、制糖、纺织退浆，年市场需求超万吨；耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80 %活性，可用于洗涤剂，提高低温洗衣的去污力。此外，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。农业与环境方面，科学家将其与堆肥菌系复配，使堆温迅速升至65 ℃，加速有机质分解，杀灭病原菌和杂草种子，缩短堆肥周期30 %；在油田，耐热芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8 %。木糖氧化无色杆菌形态结构特点：细胞呈杆状，超微结构精细，表面附属多样，结构与功能紧密相扣。

改良巴尔斯氏培养基基础（不含硫酸亚铁铵）是专为趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense等设计的高纯度液体平台。经典巴尔斯配方中，硫酸亚铁铵既作铁源又兼还原剂，却易氧化沉淀，导致批次差异大、磁小体晶型不均。改良版本彻底剔除该盐，把铁供给与氧化还原控制拆成两步：基础培养基只含乳酸钠、琥珀酸钠双碳源，酵母粉0.05 %，K₂HPO₄ 5 mmol，MgSO₄、CaCl₂及微量元素各1 mL L⁻¹，pH 6.8±0.1，经0.22 μm过滤除菌，保证无色透明、无沉淀，4 ℃可保存3个月。使用时，先在基础液中通N₂/CO₂（80:20）除氧，再按实验目标由无菌厌氧瓶补加可溶Fe(Ⅲ)-柠檬酸或FeCl₂溶液，终浓度10–100 μmol，铁形态与剂量可精确到0.1 μmol，避免传统配方一次性投铁产生的氧化应激。与此同时，通过微氧发酵系统把溶解氧稳定在0.5 %空气饱和度，氧化还原电位降至–50 mV，磁小体合成效率提升2.4倍，Cmag值达1.2以上，而细胞干重仍保持2 g L⁻¹。改良基础还兼容同位素标记与金属掺杂：只需把⁵⁷Fe-柠檬酸或CoCl₂按1 at.%比例加入，即可制备高纯度⁵⁷Fe或Co掺杂磁小体，为Mössbauer谱、磁热疗研究提供批次可重复的生物纳米磁源。霍氏肠杆菌通常存在于人和动物的肠道中，是正常菌群的一部分，在特定条件下会引起动物和人的影响。厦门食热菌

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。链格孢属

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。链格孢属