酒青霉

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。巴氏微杆菌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。

嗜气芽孢杆菌（Bacillus aerophilus）是芽孢杆菌属里的“氧气狂热者”，2004年随以色列高空气球首先被分离，可在0.8–21 % O₂范围内旺盛生长，更适氧分压高于普通土壤芽孢杆菌2倍，故得名“嗜气”。其菌落呈乳白色、边缘卷发状，革兰氏阳性，具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐紫外、耐干燥，货架期长达3年，为制剂化提供质量载体。在土壤复苏后，嗜气芽孢杆菌迅速启动“三效机制”：①分泌吲哚乙酸（IAA）25 mg/L，刺激玉米、番茄根系增长30 %；②产蛋白酶、纤维素酶，分解作物残体，释放养分；③合成表面活性素、fengycin，对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm，且能诱导植物ISR，降低农药用量40 %。田间试验显示，每亩用200 g菌粉（10⁸ CFU/g）拌种，小麦返青期根际磷提高32 %，千粒重增1.8 g，产量提升8.5 %；在大棚番茄上，滴灌菌液可使灰霉病指下降45 %，果实Vc含量提高12 %，糖酸比更协调。工业端，嗜气芽孢杆菌是“低温酶工厂”。其耐有机溶剂蛋白酶在15 ℃、30 %乙醇中仍保持70 %活性，可用于洗涤剂；耐碱脂肪酶更适pH 10，适用于乳制品CIP清洗，节能20 %。

Bushnell-Haas琼脂（Bushnell-Haas Agar，简称BH琼脂）是一种专为检测环境微生物降解烃类能力而设计的合成培养基。其配方精简而精细：以磷酸钾缓冲对维持pH 7.0±0.2，硫酸铵提供氮源，氯化钠、硫酸镁与微量金属盐构成基本离子环境，却不含任何有机碳源。正这份“刻意为之的贫瘠”，使BH琼脂成为筛选“吃油微生物”的黄金标准——只有当培养皿中额外滴加柴油、石蜡或多环芳烃时，能利用这些烃类作为碳与能源的细菌、酵母乃至菌才会长出可见菌落，降解能力越强，菌落周围出现透明晕圈的速度越快、直径越大。自1940年代问世以来，BH琼脂被广用于石油污染土壤、海洋表面膜及工业废水的微生物资源普查。研究人员只需将样品匀浆涂布于表面覆有薄层原油的BH平板，28℃培养3–7天，即可依据菌落形态与晕圈初步分离高效降解株；再结合GC-MS测定残余烃量，可在两周内完成从筛选到定量评价的完整流程。近年来，随着极端环境研究升温，BH配方被灵活调整：添加3% NaCl可分离耐海盐烃降解菌；降低pH至4.5、补充Cu²⁺则用于勘查酸性矿山废水中的耐重金属菌。青铜小单胞菌无气丝，菌落隆起，皱，蜡样。基丝长，有分枝，直径0.5微米。孢子众多。单生并成簇。

蟑螂埃希氏菌并非真“埃希氏菌”，而是2017年从美洲大蠊肠道里分离出的新种，学名Blattabacterium，却与大肠杆菌同门，于是被昵称为“蟑螂埃希氏菌”。它住在宿主脂肪体细胞内，像随军粮仓，把蟑螂吃剩的尿素、尿酸重新拆成氨，再掺进糖酵解中间物，合成10种必需氨基酸，回赠宿主。没有它，蟑螂只能在高蛋白环境里长大；有了它，哪怕啃纸、啃胶水也能活得肥硕。科学家算过，一只雌蠊若缺菌，若虫期延长一倍，产卵量掉七成。更有趣的是，菌体随卵壳传代，百万年来与蟑螂共谱“垂直家谱”，演化出精简的600kb基因组，几乎丢掉所有外壁合成基因，把防御任务全交给宿主，自己专职“氮回收”。如今，实验室尝试用抗生物质“断菌”，结果蟑螂像泄了气的皮球，说明菌是害虫活力的隐形引擎。小小蟑螂埃希氏菌，用显微镜下的齿轮，托住人类更讨厌昆虫的顽强生命，也为绿色控蟑提供新靶点：若能阻断菌给氮，或许能让厨房少一点深夜惊叫。它是一种环境友好的方法，不需要使用大量的化学试剂，减少了对水资源的污染。艾丁湖盐渍芽孢杆菌

奇异水螺菌还被用于生物防治，其产生的物质可以抑制一些植物病原菌的生长，从而减少农药的使用。酒青霉

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。酒青霉