Thalassospira permensis

沙福芽孢杆菌是土壤里的“休眠战士”。环境宜人时，它像普通杆菌分裂繁殖；一旦遇干旱、高温或高盐，便迅速缩成圆芽孢，外壁裹满吡啶二羧酸，耐热八十度、耐旱十年，只等雨露归来。植保学家爱把它当“生物卫兵”：芽孢萌发后分泌脂肽、几丁质酶，可撕破病原菌壁，使灰霉、枯萎菌无法入侵番茄、黄瓜；同时激发植物系统抗性，让叶片自己升“警备”。温室试验显示，育苗土中每克添百万芽孢，黄瓜枯萎率降四成，农药少打一半，果实仍青亮。更妙的是，它能将有机磷长链分解成植物可吸收的正磷酸盐，相当于给土壤配了“微肥”。如今，生物公司以糖蜜发酵罐培养，把芽孢制成可湿性粉剂，拌种、灌根皆宜，保质期两年，运输不必冷链。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。小小沙福芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。这种细菌不仅在科学研究中备受关注，还在工业、农业和医药等领域展现出巨大的应用前景。Thalassospira permensis

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。牛根毛霉用长赖氨酸芽孢杆菌菌液灌根，番茄根结线虫侵染率下降42%，果实Vc含量提高12%，产量增8.3%。

巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus pakistanensis）是2009年从巴基斯坦干旱区大豆根际分离的新种，因肽聚糖含meso-二氨基庚二酸而非赖氨酸，在属内独树一帜。菌体革兰氏阳性、具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，能在10–28℃、pH6.5–9.0及0–6%NaCl范围内生长，并耐受150mM硼酸，被视为“中度耐硼”的旱地先锋。在抗逆机制上，该菌细胞膜以二磷脂酰甘油、磷酸乙醇胺为主，脂肪酸iso-C18:0占30%，赋予其高膜稳定性；基因组G+C含量37%，携带多重外排泵与渗透调节基因，可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。功能层面，巴基斯坦赖氨酸芽孢杆菌表现出“促生-抗病-解”三合一特性。实验室条件下，其IAA产量达118mg/L，明显高于同属菌株，可刺激小麦根长增加35%，干重提高28%；菌液处理后，花生根结线虫侵染率下降42%，对南方根结线虫卵孵化抑制率超60%，为线虫绿色防控提供新选择。此外，该菌对革兰氏阴性植物病原菌具有明显抑菌圈，代谢产物中的酶抑制剂可干扰细菌双功能酶系统，相关菌机制仍在持续解析。

盐反硝化枝芽孢杆菌（Virgibacillus halodenitrificans）是芽孢杆菌科中兼具“嗜盐”与“反硝化”双重技能的稀有物种。模式菌株 ATCC 49067 分离自法国太阳能盐场，可在 2–23 % NaCl、10–45 °C 范围内生长，更适盐度 3–7 %、pH 7.4–7.5，细胞壁含 meso-DAP，肽聚糖厚且膜脂分支，赋予其耐高渗与碱胁迫的能力。一、盐中反硝化该菌携带完整的 narG/napA-nirK-nor-nosZ 基因簇，能在 3–12 % 盐度下将 NO₃⁻ 依次还原为 N₂，并同步积累四氢嘧啶作为相容溶质，既完成脱氮又抵御渗透冲击。实验室摇瓶试验显示，盐度 8 % 时其对 NO₃⁻-N 去除率仍达 90 % 以上，N₂O 释放量低于检测限，为高盐废水生物脱氮提供了“零碳源”方案。二、油田与暗管应用菌株 WH-6 被制成“热-盐双耐”菌剂，在 55–80 °C、0.5–3.5 % NaCl 的采出水体系中，通过优先利用 NO₃⁻ 作电子受体，抑制硫酸盐还原菌活性，使 H₂S 产量下降 70 %，延长注水井管柱寿命。同时，含该菌的清淤剂与多孔沸石复配，用于盐碱地暗管排盐，一年后盐水收集率提高 35 %，出口浑浊度降至 4.7 mg L⁻¹，明显缓解因泥沙堵塞造成的维护难题。三、农业与生态修复在 1 % 盐度盆栽中，接种 10⁷ CFU g⁻¹ 土壤，可使生菜根际钾提高 20 %，硝酸盐含量下降 15 %，产量增 12 %。

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。它属于芽孢杆菌属，具有形成孢子的能力，这使得它能够在恶劣的环境条件下保持稳定。易变糖丝菌易变亚种

这些酶可以分解麻类植物中的果胶、半纤维素和木质素，从而将纤维从植物组织中分离出来。Thalassospira permensis

异常嗜冷芽孢杆菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢杆菌属的“极地移民”。标准菌株能在-2 ℃缓慢增殖，更适生长温度只15 ℃，比较高不超过30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反复冻融，是研究低温适应的模式菌之一。其细胞膜富含短链与支链脂肪酸，冷休克蛋白Csp持续表达，使核糖体和RNA在冰水中仍保持活性，为“零度工厂”提供分子基础。在农业端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L⁻¹并溶出有机磷2.3 mg·L⁻¹，4 ℃下仍使冬小麦根长增加25 %，返青期提前5天，分蘖数提高一成，相当于给作物披上“生物羽绒服”。工业方面，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 ℃，为寒区酒精发酵节约大量蒸汽。环境修复更彰显其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %盐度下60天降解柴油60 %，为极地溢油、寒区输油管线泄漏提供原位生物修复方案；与冰藻共培养时，还能吸附Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达50 mg·g⁻¹和35 mg·g⁻¹，让重金属在冰层中被“冻结”并随菌体沉降。未来，借助合成生物学，把异常嗜冷芽孢杆菌的“冷酶+冷激”模块植入生产底盘，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高值反应。Thalassospira permensis