丙酸杆菌

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 %。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 。丙酸杆菌

解糖肠球菌（Enterococcus saccharolyticus）是一种革兰阳性、兼性厌氧的球菌，更早从英国稻草垫料中分离，模式菌株ATCC 43076被广用于API及VITEK®系统的质量控制。该菌因能发酵多种糖类产酸，故得名“解糖”，在分类学上与粪肠球菌、屎肠球菌并列，却极少携带典型毒力基因，安全性较高。近年研究发现，解糖肠球菌具有突出的益生潜力：它可在pH 2.5的胃酸和0.3%胆盐中保持90%存活，并分泌乳酸、乙酸等短链脂肪酸，迅速降低肠道pH，抑制沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌的定植。体外试验还显示，该菌能黏附于Caco-2细胞单层，上调紧密连接蛋白ZO-1与Occludin的表达，增强肠屏障功能，减轻脂多糖诱导的炎症反应。在动物应用中，日粮添加10^7 CFU/g解糖肠球菌可显著提高断奶仔猪平均日增重8.7%，降低料重比6.3%，并减少腹泻率一半；其代谢产物还能促进双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖，使结肠丁酸浓度升高30%，改善绒毛高度与隐窝深度比。此外，该菌对万古霉素敏感，不含vanA/vanB耐药操纵子，降低了基因横向转移风险。综上，解糖肠球菌凭借耐酸耐胆盐、产酸抑菌、增强屏障及促生长等多重功能，被视为替代抗生物质的潜力菌株，未来在婴幼儿食品、畜禽养殖及微生态制剂领域具有广阔前景。土壤类诺卡氏菌耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8%。

耐热芽孢芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus，旧称Bacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活，被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于：细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物，降低膜流动性；组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。在工业酶领域，耐热芽孢芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高，可将淀粉液化时间缩短一半，广用于酒精、制糖、纺织退浆，年市场需求超万吨；耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80%活性，可用于洗涤剂，提高低温洗衣的去污力。此外，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。农业与环境方面，科学家将其与堆肥菌系复配，使堆温迅速升至65 ℃，加速有机质分解，杀灭病原菌和杂草种子，缩短堆肥周期30%；在油田，耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8%。

冷解糖芽孢杆菌（Bacillus psychrosaccharolyticus）是芽孢杆菌属的“低温工匠”。菌体在10–40℃皆能生长，更适25–30℃；芽孢椭圆、中生，可耐干燥、耐紫外，货架期长，为制剂化提供质量材料。其名字里的“解糖”源于强大的胞外酶系：淀粉酶、纤维素酶、琼脂糖酶活性高，能把大分子碳源切成低聚糖，既供自己能量，也为周围菌群“开粮仓”，成为低温堆肥、海藻残渣降解的先锋。更难得的是它“抑菌+保水”双技能。平板对峙试验显示，对黄瓜尖孢镰刀菌、棉花立枯丝核菌、茄青枯拉尔氏菌等7种病原菌抑制率超50%，其中对黄瓜枯萎病原抑菌带宽达8mm，抑制率80%以上。机理在于分泌环脂肽和胞外多糖：多糖成膜后降低叶片水分散失，同时吸附Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺，1h内对铅吸附量可达50mg/g，为重金属污染农田提供“微胶囊修复”。农业应用上，研究者将冷解糖芽孢杆菌HD-3与枯草、巨大、胶冻样芽孢杆菌复配，再添海藻提取物、氨基酸和微量元素，制成有效活菌数2–10亿/g、有机质20–40%的“复合微生物海藻肥料”。大田试验中，白菜、番茄、棉花增产幅度均超30%，线虫侵染率下降70%，农药用量减少三成；在滴灌肥中添加1‰胞外多糖，玉米抗旱期延长7天，产量提高18%。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。

德氏乳杆菌德氏亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一，1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动，专性发酵葡萄糖产乳酸，更适生长温度42～45℃，可在pH 3.5的酸环境中存活，耐高温却畏冷，4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb，代谢途径精简，却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统，使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸，抑制菌。工业上，它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种，与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2，形成细腻凝乳与特征性乙醛风味；同时分泌胞外多糖，赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现，其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮，诱导IL-10分泌，缓解小鼠结肠炎；热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号，增强肠道IgA应答，兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起，德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”，可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素，为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。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。球型芽孢杆菌

侄子根瘤菌是土壤里的微型氮厂，直径不过微米，却能把天空搬上餐桌。丙酸杆菌

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 。丙酸杆菌