气球菌属

赫氏埃希氏菌是深海热液口的“化学魔术师”，能在摄氏百度、千倍大气压的暗夜里，把硫化氢当早餐，把二氧化碳当点心来款待。它用氢硫还氧酶把剧毒硫化氢拆成电子与质子，驱动ATP合酶高速旋转，合成能量，再借逆三羧酸循环把无机碳织成有机糖，无需阳光，也能养活整片“黑烟囱”丛林。科学家搭乘深潜器采集菌体，发现其细胞膜含特殊醚键脂质，像给自身裹上耐高温的陶瓷瓦，蛋白质内部也布满离子键，仿佛微型钢铁骨架，才让它在沸水中依旧柔韧。实验室里，研究团队把它的固碳基因簇移植到工业大肠杆菌，使后者能在废气流里自养生长，产出的聚羟基脂肪酸酯可制可降解塑料，为碳中和提供新思路。小小赫氏埃希氏菌，用肉眼看不见的臂膀，托住地球深部与未来的绿色循环。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。气球菌属

冷解糖芽孢杆菌（Bacillus psychrosaccharolyticus）是芽孢杆菌属的“低温工匠”。菌体在10–40℃皆能生长，更适25–30℃；芽孢椭圆、中生，可耐干燥、耐紫外，货架期长，为制剂化提供质量材料。其名字里的“解糖”源于强大的胞外酶系：淀粉酶、纤维素酶、琼脂糖酶活性高，能把大分子碳源切成低聚糖，既供自己能量，也为周围菌群“开粮仓”，成为低温堆肥、海藻残渣降解的先锋。更难得的是它“抑菌+保水”双技能。平板对峙试验显示，对黄瓜尖孢镰刀菌、棉花立枯丝核菌、茄青枯拉尔氏菌等7种病原菌抑制率超50%，其中对黄瓜枯萎病原抑菌带宽达8mm，抑制率80%以上。机理在于分泌环脂肽和胞外多糖：多糖成膜后降低叶片水分散失，同时吸附Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺，1h内对铅吸附量可达50mg/g，为重金属污染农田提供“微胶囊修复”。农业应用上，研究者将冷解糖芽孢杆菌HD-3与枯草、巨大、胶冻样芽孢杆菌复配，再添海藻提取物、氨基酸和微量元素，制成有效活菌数2–10亿/g、有机质20–40%的“复合微生物海藻肥料”。大田试验中，白菜、番茄、棉花增产幅度均超30%，线虫侵染率下降70%，农药用量减少三成；在滴灌肥中添加1‰胞外多糖，玉米抗旱期延长7天，产量提高18%。抱川类芽孢杆菌这种细菌的独特特性使其成为解决复杂环境和生物技术问题的有力候选者。

嗜盐盐渍微菌（Halomonas sp.）是一类生活在海水、盐湖、盐碱土壤等高盐环境中的革兰氏阴性杆菌，更适 NaCl 浓度 3 %，但可在 1 %–25 % 盐度范围内存活，堪称“轻-中嗜盐标兵”。菌落乳白色、边缘整齐，短杆状细胞具单极鞭毛，能形成胞外多糖，既吸附 Na⁺ 缓解渗透胁迫，又便于自身在固体表面形成生物膜。其耐盐策略采用“相容溶质”模式：细胞内大量积累四氢嘧啶（ectoine）和脯氨酸，不干扰酶活；膜脂含磺化糖蛋白 S 层，负电荷屏蔽高阳离子，维持膜结构稳定。因此，在盐度突变、重金属并存时仍能快速繁殖。环境工程上，Halomonas sp. 是“高盐脱氮王”。新疆盐湖菌株 5505 在 8 % NaCl 下对氨氮、硝态氮、亚硝态氮去除率分别达 100 %、94 % 和 74 %，氮素主要通过同化作用进入菌体，污泥产量低，为高盐废水生物净化提供了高效菌种资源。另有菌株 PH4-5 可在 3 %–12 % 盐度下降解苯酚，68 h 去除率 > 90 %，为含盐含酚工业废水处理带来新思路。农业方面，Halomonas 能溶解钾长石、释放钾，并分泌 IAA 促进作物根系在盐碱地生长；与藻共生时，还可利用微藻释放的甘油作碳源，实现“菌-藻”联合修复高盐盐碱土。

施氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”，标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离，可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长，更适温度 55 ℃，芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活，是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）结合低水分状态，配合小分子热休克蛋白，使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年，中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽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。在工业酶方向，施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃，在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节，节能 15 %；耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株与秸秆堆肥复配，可使堆体 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，每亩基施 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。利用CRISPR-Cas9技术激起玫瑰链孢囊菌中的沉默基因簇，可以发现并生产新的抗生物质，如Auroramycin 。

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。玫瑰链孢囊菌的次级代谢过程受到DNA甲基化等表观遗传修饰的调控，这为调节抗生物质合成提供了新的策略 。芽殖球菌属

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。气球菌属

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌家族里的“极地居民”。它可在−2 ℃缓慢生长，更适温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃，却能在南极冻土、深海沉积物中形成椭圆芽孢，耐−20 ℃冷冻和反复冻融，被视作研究低温适应的模式菌之一。其“耐寒密码”有三重：细胞膜富含支链和短链脂肪酸，保持流动性；冷休克蛋白Csp与RNA伴侣协同，防止核酸二级结构冻结；兼产低温活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，为冬季生物过程提供催化可能。在农业上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物“穿”上生物羽绒服。工业端，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 ℃，为冬季酒精发酵省蒸汽、减碳排。环境修复方面，菌株ANT-1在−5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管泄漏提供原位生物修复方案。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产菌，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价值反应。小小嗜冷芽孢杆菌，用极端低温下的生存智慧，把寒冷转化为绿色科技的新动能。气球菌属