缺陷短波单胞菌

烟酸芽孢杆菌（Bacillus niacini）是芽孢杆菌属里的“维生素工匠”。20 世纪 90 年代由日本科学家在腐殖土中分离，因其能利用烟酸（维生素 B₃）为碳氮源生长而得名。菌体杆状、周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，耐碱、耐干燥，更适 pH 8–9、温度 30–37 ℃，在贫瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本领是“分解顽固”。基因组编码烟酸脱氢酶、6-羟基烟酸加氧酶等关键基因，可把腐殖质中的吡啶环打开，生成甲酸、酸和 NH₃，既为自身供能，也为周围微生物提供“开胃小菜”。在堆肥试验中，接种 10⁵ CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆体温度 48 h 升至 65 ℃，纤维素降解率增加 30 %，堆肥周期缩短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有机磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，叶绿素提高 1.8 SPAD；同时产生环脂肽，对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达 24 mm，温室防病效果 58 %，与多菌灵相当。工业端，烟酸芽孢杆菌是“绿色催化剂”。其烟酸酶可将烟酸一步转化为 6-羟基烟酸，用于合成降压药尼群地平，底物转化率 98 %，比化学路线减少三废 70 %；耐热淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗涤剂，节能 20 %。这种芽孢杆菌能够分泌多种酶，如果胶酶、纤维素酶和木质素酶等。缺陷短波单胞菌

吉氏芽孢杆菌（Bacillus gibsonii）是芽孢杆菌属中“耐热兼耐碱”的新锐成员，2004年由德国学者从堆肥超温区分离，命名源自菌种保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，只适生长温度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na₂CO₃ 和 1 % 过氧化氢条件下存活，被视作“碱性酶工厂”的理想候选。一、耐热耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 排出并维持 pH 稳态；芽孢富含钙-吡啶二羧酸复合物，赋予其 100 ℃、30 min 的耐热能力，为高温高碱工业环境提供稳定催化剂。二、工业酶宝库其耐碱普鲁兰酶只适 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷键，用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸用量 20 %；耐碱木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于纸浆漂白，减少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；碱性蛋白酶则在 40 ℃、pH 11 条件下对血渍、奶渍去污力提升 35 %，为无磷洗涤剂增添绿色助剂。三、农业与环境菌株 TP-1 可产 IAA 12 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.8 mg·L⁻¹，使玉米根系增 25 %，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 28 %，堆肥周期缩短 6 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。新疆剑菌浸麻类芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌，它在麻类植物纤维加工中发挥着独特的作用。

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 %。

拟近缘鞘孢菌（Chalara pseudoaffinis）是子囊菌门、盘菌亚纲、囊菌目下的丝状菌，更早在中国内蒙古阿尔山杜鹃湖湖水中被分离得到 。菌落灰白色，基质菌丝发达，可形成瓶梗式分生孢子器，产椭圆形分生孢子，需氧、耐低温，4 ℃仍可缓慢生长，适合作为冷链环境研究模型 。生态功能方面，该菌能分泌一系列细胞壁降解酶，可分解落叶与植物残体中的纤维素和半纤维素，促进有机质矿化，为水体微生物提供碳源 。初步试验表明，其培养滤液对灰霉、菌核等植物病原菌具有拮抗活性，抑菌圈直径15–20 mm，同时可产生几丁质酶，破坏线虫卵壳，盆栽试验使番茄根结线虫侵染率下降40 %，显示出开发低温生防制剂的潜力 。工业应用上，拟近缘鞘孢菌的低温酶系活性突出，10 ℃条件下纤维素酶和β-葡萄糖苷酶仍保持70 %以上活力，可用于冷链废弃物降解、低温洗涤或纸浆漂白，节能20 %并减少高温处理成本 。此外，其耐冷特性使其成为教学与科研中常用的“冷链模式菌”，高校常利用其进行低温生长、酶学及系统发育实验，安全等级为四类，操作简便 。这种能力使其在微生物界中独树一帜，也为它在多个领域的应用提供了基础。

无机磷细菌培养基（不含琼脂）是专为“溶磷菌”筛选与活性测定设计的合成液体培养基。其配方精髓在于“难溶磷”：磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕以悬浮颗粒形式存在，不提供任何磷；葡萄糖或甘露醇担任碳源，硫酸铵为氮源，并辅以Mg²⁺、K⁺、微量元素及磷酸盐缓冲液，pH稳定在6.8–7.2。唯有能分泌有机酸、质子或磷酸酶的细菌，方可将不溶性磷转化为可溶PO₄³⁻，供自身同化并释放到液相中，使原本乳白的悬浊液逐渐澄清，上清有效磷浓度上升，实现“溶磷”可视化与可量化。实验流程简洁高效：250 mL三角瓶装50 mL培养液，接入土壤或根际稀释液，28℃、170 r/min振荡培养5–7天；每24 h取样离心，钼锑抗比色法测定钼蓝吸光度，绘制“溶磷-时间”曲线。高效菌株72 h内上清磷浓度可突破200 mg·L⁻¹，pH降至4.5以下，溶磷率与酸度呈明显负相关。若需高通量比较，可改用96深孔板，同步测定OD₆₀₀与可溶性磷，计算单位生物量溶磷效率，快速锁定优良菌株。质量控制要点：灭菌后磷酸三钙易沉降，使用前需涡旋或磁力搅拌重悬；背景可溶磷须低于0.5 mg·L⁻¹，避免假阳性。储存过程若出现絮凝，多为钙-蛋白复合物，可超声打散，不影响活性。它能够高效地分解硫胺素，生成多种有用的代谢产物，如核苷酸和氨基酸。嗜油假单胞菌

在医药领域，解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在营养补充和疾病预防方面。缺陷短波单胞菌

嗜碳芽孢杆菌（Bacillus carboniphilus）是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适温度 45–50 ℃，pH 7.0–8.5，可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长，因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因，48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹，转化率 > 90 %，为浓醪发酵提供廉价糖源；与酵母共培养，乙醇产量提 12 %，蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶，使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性；芽孢耐 80 ℃ 30 min，便于浓糖液灭菌后直投，缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹，玉米盆栽根长增 28 %，吸磷量提 22 %；与秸秆复配堆肥，堆温 24 h 升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃，已用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸 20 %；木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性，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。缺陷短波单胞菌