巨大芽胞杆菌

在微生物的“军团”里，蕈状芽孢杆菌（Bacillus mycoides）可谓形貌更奇特的一位。它在固体培养基上排成丝状、螺旋状或放射状菌落，远望如微缩蘑菇菌丝，因而得名“蕈状”。别看外形“文艺”，其功能却硬核：耐旱、耐盐、产酶、抑菌、促生，堪称土壤里的“多面手”。一、形态即名片蕈状芽孢杆菌为革兰氏阳性大杆菌，周生鞭毛，可形成椭圆芽孢。更独特的是它的“集体运动”能力——细胞通过侧向滑动，在琼脂表面形成美丽而规则的“蕨叶”或“螺旋”图案，这一自组织现象已被用作生物物理研究模型。二、生态功能抑病：菌体分泌表面活性素、fengycin 等环脂肽，可破坏病原菌膜，对立枯丝核菌、镰刀菌抑菌带宽达 25 mm。促生：产 IAA 25 mg·L⁻¹，溶有机磷 3.1 mg·L⁻¹，小麦根系增 30 %，吸磷量提 20 %。抗逆：胞外多糖吸附 Na⁺，在 8 % 盐浓度下仍正常生长；芽孢耐干燥 6 个月，适合西北旱区应用。三、田间表现山东大棚番茄试验，每亩沟施 10⁸ CFU·g⁻¹ 菌粉 200 g，灰霉病指下降 42 %，产量增 12 %，维生素 C 提高 8 %；宁夏盐碱地滴灌，可使水稻根际 pH 降 0.4，全盐下降 15 %，增产 9 %。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。巨大芽胞杆菌

绿色绿芽菌（Blastochloris viridis）是一株绿色、能出芽的光合细菌，隶属α-变形菌纲芽生绿菌属。菌体圆形至卵圆，具极生鞭毛，可活跃游动；革兰氏阴性，无芽孢，不形成芽孢链，通过不对称出芽繁殖，是光合菌中少见的“芽殖型”。它的培养物呈橄榄绿至翠绿，源于细菌叶绿素b与类胡萝卜素的组合，吸收波段集中在700-900 nm近红外区，可在弱光或近红外环境中进行不产氧光合，为光能异养生长提供优势。更适生长温度30℃，pH 6.8-7.5，盐度0-6%，兼性微好氧，黑暗条件下也能缓慢呼吸增殖，适应淡水到河口多种生境。绿色绿芽菌的光合内膜为囊泡状，含Q-8、Q-10、MK-7、MK-9等醌类，G+C mol% 66-71，系统发育与红游动菌属更接近。其反应中心结构与电子传递链已被解析，是研究光能转化和人工光合器件的模型生物。应用方面，菌株ATCC 19567常用于教学与科研；因其能利用低级脂肪酸和多种有机酸，也被探索用于高浓度有机废水处理，可在光照厌氧反应器中同步去除COD并回收单细胞蛋白，为“光合-净水-资源”一体化提供新思路。随着合成生物学发展，绿色绿芽菌的细菌叶绿素b合成基因簇已被克隆，为构建近红外驱动细胞工厂奠定了遗传基础。桑格丽娜氏链霉菌在农业领域，强壮类芽孢杆菌能够促进植物生长，增强植物对病害的抵抗力。

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体，内藏δ-内；当鳞翅目幼虫咬食叶片，晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮，几分钟内停止取食，芽孢乘虚进入血腔，引发败血症，害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂，可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下，且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。因其安全无残留，我国年产量已达3.5万吨，覆盖333万公顷农田，成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻，培育的Bt作物毕生自带抗虫盾，减少农药喷洒七成以上 。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 。

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。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。

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。产气肠杆菌发酵葡萄糖，不发酵乳糖，TSI（三糖铁琼脂）为K/A型，动力阳性，H2S试验强阳性，脲酶试验阴性。依氏假交替单胞菌

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。巨大芽胞杆菌

谲诈明串珠菌（Leuconostoc fallax）是明串珠菌属中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑，细胞球形成对，发酵葡萄糖产酸产气，看似温顺，却能在泡菜前期迅速增殖，借“糖衣”胞外多糖包裹自己，欺骗宿主免疫系统，故得“谲诈”之名。基因组分析揭示，它携带一套罕见的寡肽转运与组氨酸激酶双组分系统，可感知渗透压与酸度变化，一旦环境pH降至4.0以下，便启动“式”产酸爆发，短时间内释放大量乳酸与乙酸，排挤同坛的乳酸菌盟友，独占发酵主导权。更“狡黠”的是，该菌能分泌一种细菌素Fallaxin，对李斯特菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性食源性致病菌具有窄谱杀伤，却对自身及泡菜关键菌株无害，借此在微生态博弈中“借刀杀人”。然而，其高活性胞外多糖合成酶在低温（4℃）仍持续表达，导致泡菜后熟期口感发黏，被食品工程师视为“品质陷阱”。研究尝试通过CRISPR敲除其负调控基因rex，使谲诈明串珠菌在pH 3.8即自动休眠，既保留抑菌特长，又避免过度产黏，为精细控制传统发酵蔬菜的微生态提供了一把“基因开关”。巨大芽胞杆菌