戈壁芽孢杆菌

谲诈明串珠菌（Leuconostoc fallax）是明串珠菌属中“貌善心狠”的。菌落乳白、表面光滑，细胞球形成对，发酵葡萄糖产酸产气，看似温顺，却能在泡菜前期迅速增殖，借“糖衣”胞外多糖包裹自己，欺骗宿主免疫系统，故得“谲诈”之名。基因组分析揭示，它携带一套罕见的寡肽转运与组氨酸激酶双组分系统，可感知渗透压与酸度变化，一旦环境pH降至4.0以下，便启动“式”产酸爆发，短时间内释放大量乳酸与乙酸，排挤同坛的乳酸菌盟友，独占发酵主导权。更“狡黠”的是，该菌能分泌一种细菌素Fallaxin，对李斯特菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性食源性致病菌具有窄谱杀伤，却对自身及泡菜关键菌株无害，借此在微生态博弈中“借刀杀人”。然而，其高活性胞外多糖合成酶在低温（4℃）仍持续表达，导致泡菜后熟期口感发黏，被食品工程师视为“品质陷阱”。研究尝试通过CRISPR敲除其负调控基因rex，使谲诈明串珠菌在pH 3.8即自动休眠，既保留抑菌特长，又避免过度产黏，为精细控制传统发酵蔬菜的微生态提供了一把“基因开关”。这种细菌的代谢能力多样，能够适应不同的环境条件，使其成为研究细菌适应性和进化机制的理想对象。戈壁芽孢杆菌

克劳氏芽孢杆菌（Bacillus clausii）是芽孢杆菌属中的“耐碱”，1915年由意大利克劳氏从碱性土壤中分离，菌体杆状、周生鞭毛，可在 pH 8–10.5、盐 0–12 % 的条件下旺盛生长，芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min，是研究极端碱适应的模式菌之一。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaC、mnh）与碳酸酐酶，可将胞内多余 Na⁺ 泵出并维持 pH 稳态；细胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，为高温高碱酶的高效表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性，已用于无磷洗涤剂，血渍、奶渍去污力提升 30 %；耐碱淀粉酶更适 pH 9、90 ℃，可在纺织退浆中省略中和步骤，节能 15 %；耐碱木聚糖酶用于纸浆漂白，氯用量减少 30 %，降低可吸附有机卤化物（AOX）排放。三、农业与环境菌株 SIN 可产 IAA 15 mg·L⁻¹ 并溶磷 2.6 mg·L⁻¹，使玉米根系增 28 %，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 30 %，堆肥周期缩短 6 d。耐碱特性使其在 pH 9 的苏打盐碱土中仍能定殖，水稻产量增加 10 %。氧化烃微杆菌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。

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。

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。该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶，在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。

扩散芽孢杆菌（Bacillus diffusus）是芽孢杆菌属里的“运动健将”。菌体杆状、周生鞭毛，在琼脂表面可形成迅速扩展的薄膜状菌落，24 h内直径达80 mm，故得名“diffusus”。其更适生长温度30–37 ℃，pH 6–9，耐干燥、耐紫外，芽孢可存活十年以上，为制剂化提供质量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖，降低表面张力，使菌体在沙壤土中迁移速度提高3倍；与枯草芽孢杆菌复配，可形成“生物被膜”，优先占据根际生态位，抑制病原菌入侵。二、广谱抑菌扩散芽孢杆菌产生diffusin脂肽，对番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黄萎等病原菌抑菌带宽达28 mm；温室试验显示，亩用200 g菌粉滴灌，黄瓜枯萎病指下降45 %，农药用量减少三分之一。三、促生提质菌株IAA产量25 mg·L⁻¹，溶磷2.9 mg·L⁻¹，并产挥发性2,3-丁二醇，诱导玉米侧根增30 %，吸磷量提20 %；新疆盐碱地示范，冬小麦千粒重增1.5 g，产量提高8 %。四、工业酶潜力其耐碱蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比较高，已用于洗涤剂，低温去污力提升25 %；胞外多糖乳化力强，可作为钻井泥浆降滤失剂，耐盐达12 %。小小威氏芽孢杆菌，用微米之躯守护绿色丰收，让农药瓶少一个，饭碗多一粒。木兰假丝酵母

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。戈壁芽孢杆菌

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 %。