扩展短杆菌

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 %。瘤内菌变膨体，固氮酶把空气中占七成却极稳定的N₂裂成NH₃，日夜输送给宿主，自己只留一口碳糖。扩展短杆菌

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。银丝韧革菌另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯，使基酒主体香提高30%，为“增香菌”提供新选择。

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，却只认花生这一位房东。它自带“门禁卡”——特殊的Nod因子，能精细识别花生根毛分泌的染料木苷，两者对接成功，根毛便卷曲成螺旋，把菌请进“地下别墅”。随后，细菌释放信号，诱导根部细胞分裂，三天鼓出乳白根瘤，像给根系挂上微型氮肥厂。瘤内氧气被植物合成的豆血红蛋白调到纳摩级，固氮酶安全开工，将空气中惰性的N₂转化为NH₄⁺，昼夜输送给花生，亩产蛋白因此提升三成，农户少施20公斤尿素，却多收一筐饱满果仁。更妙的是，收获后根瘤遗落田间，氮素缓慢释放，后茬小麦吸氮量提高15%，土壤硝态淋失减少四成，地下水不再“又咸又绿”。如今，科研团队把菌液做成铝箔袋装，拌种即可，比化肥便宜三成，却无污染；还植入耐旱基因，让它在华北旱地也能结瘤。小小格雷厄姆氏根瘤菌，用微米之躯撬动绿色农业，让蓝天少一缕烟，田里多一季香。

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。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%。

改良磁螺菌生长培养基（Modified Magnetospirillum Growth Medium, mMGM）是在经典MSGM配方基础上，通过碳源、铁源与还原系统的精细微调，实现 Magnetospirillum 属菌株高密度生长与磁小体高产的“两步法”培养基。其设计思路遵循“先增殖、后成磁”：预培养阶段采用低铁（2 µM Fe³⁺）的琥珀酸钠-乳酸盐双碳源体系，缓冲盐浓度降至 5 mM K₂HPO₄，并加入 0.5 g L⁻¹ 抗坏血酸维持 Eh +50 mV，既满足菌体快速分裂，又避免铁过载抑制；待 OD₅₆₅ 达 0.2 时，通过一次性脉冲补加 100 µM 酸化 FeCl₃ 及 0.2 g L⁻¹ 硫代乙醇酸钠，瞬间制造微氧-还原界面，触发磁小体合成通路，磁响应系数（Cmag）可在 12 h 内由 0.2 升至 1.0，磁小体产量提高 4 倍，达 45 mg L⁻¹，而细胞干重仍保持 2.1 g L⁻¹，实现“量质齐升”。配方细节兼顾磁铁矿晶型完美度：钙离子控制在 0.5 mM，既稳定细胞膜，又避免碳酸钙共沉淀包裹磁小体；钴掺杂实验表明，在改良培养基中添加 1 µM Co²⁺ 可在晶体中引入 1.2 at.% 的 Co，矫顽力由 12 mT 提升至 22 mT，为后续制备硬磁纳米材料提供生物源头。收获后根瘤脱落，矿化释氮，后茬玉米吸氮量提15%，土壤硝态淋失降四成，地下水不再喊“又咸又绿”。木醋杆菌

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。扩展短杆菌

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。扩展短杆菌