链状镰孢

耐热芽孢杆菌（Geobacillus 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 %。强壮类芽孢杆菌作为一种益生菌，能够调节肠道菌群平衡，增强肠道屏障功能。链状镰孢

胶冻样类芽孢杆菌（Paenibacillus mucilaginosus）是土壤里会“熬胶”的硅酸盐细菌。菌落圆润、表面像果冻，能把矿物中的钾、磷、硅一股脑解离出来，被农民亲切地称作“天然第二钾肥厂”。一、解矿机制它分泌多糖和有机酸，在钾长石表面形成生物膜，质子交换+络合双管齐下，把难溶的矿物钾转化为可溶性钾，盆栽试验显示，土壤钾含量可提高25%，相当于每亩白捡3公斤K₂O。二、促生抗逆产IAA、 gibberellin，刺激玉米、土豆侧根激增30%；生成的胞外多糖保水又固粒，使沙壤土含水率提升8%，帮助作物度过春旱。三、田间成绩山东大葱示范区，亩施200g（10⁸ CFU/g）菌粉，葱白粗度增加0.3 cm，产量提高12%，化肥钾用量降20%；宁夏葡萄沟灌后，糖酸比更协调，果粉增厚，货架期延长5天。四、工业发酵以糖蜜-玉米浆为培养基，28℃、200 r/min发酵36 h，芽孢数可达5×10⁹ CFU/mL，喷雾干燥存活率>90%，与腐熟鸡粪造粒，制成“生物硅钾肥”，存放18个月活菌仍大于2亿/克。五、未来方向科学家正把耐盐碱、耐重金属基因簇导入该菌，构建“解钾-降盐-钝化镉”三合一工程菌，让盐碱滩、矿区复垦地也能长出高产庄稼。赛维瓦尔假单胞菌温室示踪显示，一亩接种的春豌豆可少施18公斤尿素，籽粒蛋白却增3.6%，相当于多收两袋奶粉。

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 %。

嗜碱芽孢杆菌（Bacillus alcalophilus）是芽孢杆菌属的“高碱”。菌体杆状、周生鞭毛，能在 pH 9–11 的极端碱性环境中旺盛生长，芽孢可耐 100 ℃ 沸水 30 min，是研究碱适应与工业酶的模式菌株。一、耐碱机制基因组编码多拷贝 Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白（nhaA、nhaC）和碳酸酐酶，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，为高温高碱酶表达提供稳定平台。二、工业酶宝库其耐碱淀粉酶更适 pH 10、90 ℃，用于纺织退浆可省略中和步骤，节能 15 %；耐碱蛋白酶在 pH 11、40 ℃仍保持 90 % 活性，已列入无磷洗涤剂，血渍、奶渍去污力提升 30 %；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、农业应用菌株 AB-10 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 7 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、环境修复胞外多糖能吸附 Cd²⁺、Pb²⁺，吸附量分别达 50 mg·g⁻¹ 与 35 mg·g⁻¹；在 pH 9 的苏打盐碱土中定殖后，水稻产量增加 10 %，土壤交换性钠下降 15 %。在农业领域，皮尔瑞俄类芽孢杆菌展现出了明显的生物防治潜力。

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%。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，成为用量大的微生物杀虫剂 。加拿大鞘氨醇杆菌

科学家们正在探索其在废水处理、污染物降解和能源生产中的潜在应用。链状镰孢

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。链状镰孢