变化马赛菌

改良巴尔斯氏培养基基础（不含硫酸亚铁铵）是专为趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense等设计的高纯度液体平台。经典巴尔斯配方中，硫酸亚铁铵既作铁源又兼还原剂，却易氧化沉淀，导致批次差异大、磁小体晶型不均。改良版本彻底剔除该盐，把铁供给与氧化还原控制拆成两步：基础培养基只含乳酸钠、琥珀酸钠双碳源，酵母粉0.05 %，K₂HPO₄ 5 mmol，MgSO₄、CaCl₂及微量元素各1 mL L⁻¹，pH 6.8±0.1，经0.22 μm过滤除菌，保证无色透明、无沉淀，4 ℃可保存3个月。使用时，先在基础液中通N₂/CO₂（80:20）除氧，再按实验目标由无菌厌氧瓶补加可溶Fe(Ⅲ)-柠檬酸或FeCl₂溶液，终浓度10–100 μmol，铁形态与剂量可精确到0.1 μmol，避免传统配方一次性投铁产生的氧化应激。与此同时，通过微氧发酵系统把溶解氧稳定在0.5 %空气饱和度，氧化还原电位降至–50 mV，磁小体合成效率提升2.4倍，Cmag值达1.2以上，而细胞干重仍保持2 g L⁻¹。改良基础还兼容同位素标记与金属掺杂：只需把⁵⁷Fe-柠檬酸或CoCl₂按1 at.%比例加入，即可制备高纯度⁵⁷Fe或Co掺杂磁小体，为Mössbauer谱、磁热疗研究提供批次可重复的生物纳米磁源。其芽孢可抗紫外、耐干燥，货架期长达24个月，为商品化奠定基础。变化马赛菌

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。西藏成对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。

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。

牛奶类芽孢杆菌（Paenibacillus lactis）更早从原料奶和干酪凝块中被分离，因而得名。它呈短杆状，革兰氏阳性，具周生鞭毛，可形成椭圆芽孢，更适30–37℃、pH 6–7，耐干燥、耐冷链，是乳品环境中常见的“温和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖，在酸奶发酵中与 Streptococcus thermophilus 协同，可提升黏度、减少乳清析出，延长货架期7天；同时产细菌素 Lactocin 2401，对单增李斯特菌抑菌带宽达22mm，为原奶生物保鲜提供天然“护栏”。二、肠道健康牛奶类芽孢杆菌耐胃酸、耐胆盐，能形成芽孢穿越胃肠道，在结肠萌发后分泌果聚糖酶，降解膳食多糖产生丁酸，降低pH，抑制沙门氏菌定植；小鼠试验显示，日灌胃10⁸ CFU，血清IgA提高35 %，腹泻率下降60 %，已列入欧盟QPS清单，安全等级高。三、工业酶潜力其低温普鲁兰酶在10℃仍保持70 %活性，可用于乳清寡糖制备；耐碱脂肪酶更适pH 9、40℃，在CIP管道清洗中分解乳脂肪，节能15 %，减少化学碱用量。四、农业应用将菌株NZ1制成活菌数10⁸ CFU mL⁻¹的“乳菌肥”，滴灌奶牛场周边青贮玉米，土壤有机质提高12 %，产奶净能增加8 %，实现种养循环。菌体还可吸附Au³⁺、Cd²⁺，吸附量分别达50mg/g与35mg/g，为矿区重金属修复提供低成本方案。

花园芽孢杆菌（Bacillus horti）更早从花园腐殖土中分离，因而得名。菌落奶白、边缘整齐，杆状细胞具周生鞭毛，能形成椭圆芽孢，耐碱、耐盐、耐干燥，在pH 6–9、15–45℃范围内生长良好，是典型“环境通吃型”根际益生菌。一、防病降毒花园芽孢杆菌能分泌表面活性素、fengycin等环脂肽，破坏病原膜结构，对立枯丝核菌、番茄青枯拉尔氏菌抑菌带宽达26mm；同时产生芳基酰胺酶，降莠定、甲磺隆等碱性除草剂，土壤残留量7d内下降60%，为连作障碍田“”。二、促生提质菌株IAA产量25mg/L，溶磷3.2mg/L，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导黄瓜、生菜根系增30%，叶绿素提高2SPAD单位；大棚试验显示，亩施200g菌粉可使番茄Vc增加12%，糖酸比更协调，货架期延长4d。三、工业酶潜力其耐碱纤维素酶更适pH9、50℃，在洗衣液中仍保持80%活性，可替代化学去渍剂；低温淀粉酶10℃下活力保留70%，为寒区洗碗粉节约能耗20%。四、未来展望借助合成生物学，将花园芽孢杆菌的降毒、促生、耐冷模块植入枯草底盘，可构建“一菌多效”工程菌，用于碱要害田、寒地蔬菜基地及城市绿化基质，让花园芽孢杆菌从“花园”走向更广阔的大地。更妙的是，它能分解有机磷长链，释放正磷酸供作物吸收，相当于给土壤配了“微肥”。变化马赛菌

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”。变化马赛菌

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）是土壤里走出的“生物导弹”。它在芽孢形成时同步合成伴胞晶体，内藏δ-内；当鳞翅目幼虫咬食叶片，晶体被碱性肠液溶肽插入中肠上皮，几分钟内停止取食，芽孢乘虚进入血腔，引发败血症，害虫两日后饥饿而亡 。田间每亩用200毫升Bt悬浮剂，可将菜青虫、稻纵卷叶螟、玉米螟等130余种害虫的种群压到经济阈值以下，且对瓢虫、蜜蜂几乎无害 。因其安全无残留，我国年产量已达3.5万吨，覆盖333万公顷农田，成为用量比较大的微生物杀虫剂 。科学家把Cry基因导入棉花、水稻，培育的Bt作物毕生自带抗虫盾，减少农药喷洒七成以上 。从茶园到玉米地，再到防蚊孑孓的水塘，Bt用显微镜下的臂膀，为人类守住绿色丰收与清洁水源 。变化马赛菌