球芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)是芽孢杆菌属里的“圆球”,因细胞呈规整杆状、芽孢却近球形而得名。它广分布于土壤、淡水及蚊幼虫孳生水体,对碱性环境(pH 9–10)和高温(50 ℃)具有良好耐受性,是兼具环境治理与生物防治双重价值的稀有菌种。一、杀蚊利器球芽孢杆菌更被称道的是其对蚊幼虫的专一毒力。菌株2362在芽孢形成期同步产生二元素蛋白(BinA/BinB),被库蚊、按蚊幼虫摄食后,素在中肠结合受体,造成离子失衡、麻痹死亡,24 h致死率可达95 %以上,而对鱼类、哺乳动物几乎无害。WHO已将其列入“全球媒介生物防治推荐菌剂”,并制成可湿性粉剂或缓释颗粒,用于登革热、疟疾高发区的蚊媒控制,年撒施面积逾千万公顷。二、环境修复球芽孢杆菌还能分泌碱性蛋白酶和脂肪酶,在pH 10、45 ℃条件下仍保持80 %活性,可用于高碱含油废水处理。实验表明,向炼油废水中投加10⁷ CFU mL⁻¹菌液,7天COD去除率提升30 %,污泥量减少25 %,为高盐高碱工业废水提供低成本生物强化方案。三、农业应用菌株IAB-109对番茄青枯、辣椒疫霉具明显拮抗作用,抑菌带宽20 mm;同时产IAA 15 mg L⁻¹,盆栽玉米根长增28 %,产量提10 %。与传统化学脱胶方法相比,使用浸麻类芽孢杆菌进行生物脱胶具有明显的优势。智利鞘氨醇盒菌
假坚强芽孢杆菌(Bacillus pseudofirmus)是芽孢杆菌属中“外柔内刚”的。菌落洁白、边缘整齐,杆状细胞可形成椭圆芽孢,且具周身鞭毛,能运动;它耐碱、耐盐、耐干燥,可在pH 9–11、8 % NaCl的极端环境中旺盛生长,故得名“假坚强”。首要本领是“生物降碱”。菌株OF4从肯尼亚盐碱湖分离,基因组携带多拷贝Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因,可在高盐高碱条件下维持胞内pH 7.5,同时分泌苹果酸、乳酸等有机酸,2 d内将周围pH由10降至8,为后定植作物营造“微酸绿洲”。盆栽试验中,用10⁷ CFU/g菌液拌土,碱蓬根际交换性钠下降35 %,燕麦出苗率提高50 %,产量增加18 %。第二板斧是“防病促生”。菌株BRCB16可产生环脂肽与几丁质酶,抑制番茄立枯、棉花黄萎等病原菌,抑菌带宽达25 mm;同时分泌IAA 15 mg/L,诱导玉米侧根增加30 %,吸磷量提升20 %。新疆盐碱棉田每亩滴灌200 g菌粉,黄萎病指降低42 %,皮棉增产8.6 %。工业端,假坚强芽孢杆菌是“碱性酶工厂”。其耐碱木聚糖酶更适pH 10,90 ℃半衰期2 h,用于纸浆漂白可减少氯用量30 %;耐碱蛋白酶已列入洗涤剂助剂,低温下仍能有效分解血渍、奶渍,节能20 %。绿色绿芽菌它以甲醇、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。

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。
解糖肠球菌(Enterococcus saccharolyticus)是一种革兰阳性、兼性厌氧的球菌,更早从英国稻草垫料中分离,模式菌株ATCC 43076被广用于API及VITEK®系统的质量控制。该菌因能发酵多种糖类产酸,故得名“解糖”,在分类学上与粪肠球菌、屎肠球菌并列,却极少携带典型毒力基因,安全性较高。近年研究发现,解糖肠球菌具有突出的益生潜力:它可在pH 2.5的胃酸和0.3%胆盐中保持90%存活,并分泌乳酸、乙酸等短链脂肪酸,迅速降低肠道pH,抑制沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌的定植。体外试验还显示,该菌能黏附于Caco-2细胞单层,上调紧密连接蛋白ZO-1与Occludin的表达,增强肠屏障功能,减轻脂多糖诱导的炎症反应。在动物应用中,日粮添加10^7 CFU/g解糖肠球菌可显著提高断奶仔猪平均日增重8.7%,降低料重比6.3%,并减少腹泻率一半;其代谢产物还能促进双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖,使结肠丁酸浓度升高30%,改善绒毛高度与隐窝深度比。此外,该菌对万古霉素敏感,不含vanA/vanB耐药操纵子,降低了基因横向转移风险。综上,解糖肠球菌凭借耐酸耐胆盐、产酸抑菌、增强屏障及促生长等多重功能,被视为替代抗生物质的潜力菌株,未来在婴幼儿食品、畜禽养殖及微生态制剂领域具有广阔前景。这些功能对于理解和改善全球温室气体排放具有重要意义,也为制定环境保护策略提供了科学依据。

德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一,1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动,专性发酵葡萄糖产乳酸,更适生长温度42~45℃,可在pH 3.5的酸环境中存活,耐高温却畏冷,4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb,代谢途径精简,却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统,使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸,抑制菌。工业上,它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种,与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2,形成细腻凝乳与特征性乙醛风味;同时分泌胞外多糖,赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现,其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮,诱导IL-10分泌,缓解小鼠结肠炎;热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号,增强肠道IgA应答,兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起,德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”,可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素,为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。科学家们正在探索其在废水处理、污染物降解和能源生产中的潜在应用。德氏保加利亚乳杆菌亚种LBY27
这种多功能的特性使其成为农业可持续发展的重要工具,有助于减少化学农药的使用,保护生态环境。智利鞘氨醇盒菌
纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)是土壤里的“多面小钢炮”。菌体直杆、常成链排列,革兰氏阳性,周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,耐干燥、耐酸碱,正面黄色、湿润小菌落,易挑取,是实验室常见模式菌株。一、绿色防控菌株CGMCC No.28950对南方根结线虫防效突出,盆栽试验虫口密度降70 %;同步产蛋白酶、几丁质酶,破坏虫卵壁,为蔬菜连作障碍提供化学杀线剂的替代方案。二、促生提质该菌溶磷量达277 mg kg⁻¹,解钾能力明显,可分泌IAA,使玉米、番茄根系增30 %,吸磷量提棚试验每亩滴灌200 g菌粉,番茄Vc含量提高12 %,糖酸比更协调,货架期延长5天。三、环境修复贵州大学团队利用菌株GZU-Lys01转化煤矸石中难溶磷钾为植物可吸收养分,制备微生物肥料;还能矿化固定垃圾焚烧底灰和尾矿中的Cd、Pb,吸附量分别达50 mg g⁻¹与35 mg g⁻¹,为矿区复垦提供低成本方案。四、工业酶潜力该菌产果胶酶活性高,可在25 ℃、pH 8条件下水解果胶,为果汁澄清、麻类脱胶提供低温酶源;耐碱蛋白酶已在洗涤剂中试用,10 ℃下去污力提升30 %,节能20 %。智利鞘氨醇盒菌